oto tylko kilka roślin spożywanych przez ludzkość jako”napój stymulujący”. W tym poście skupiamy się na roślinach zawierających kofeinę i teobrominę. Kofeina jest alkaloidem występującym w ponad 60 gatunkach roślin naczyniowych, a jak wiemy, jest ważnym składnikiem kawy, herbaty i innych napojów.

napój kawowy pochodzi z prażonych lub pieczonych nasion dwóch gatunków rośliny kawy (Coffea arabica i C. canephora) z rodziny Rubiaceae. Herbata pochodzi z liści rośliny herbacianej (Camellia sinensis) z rodziny Theaceae, a czekolada pochodzi z nasion strąka, który pochodzi bezpośrednio z pnia drzewa kakaowego (Theobroma cacao) Sterculiaceae. Wszystkie trzy są drzewiastymi krzewami lub małymi drzewami komercyjnie sadzonymi w tropikach i subtropikach nowego i Starego Świata i wszystkie pochodzą od dzikich roślin leśnych. Gatunki kawy pochodzą z tropikalnej Afryki, w tym górskich lasów Etiopii, Camellia sinensis do Azji Południowo-Wschodniej i kakao do tropikalnej Ameryki. Zauważ, że znana Kamelia uprawiana ze względu na piękne kwiaty, jest blisko spokrewniona z herbatą, ale z innym gatunkiem kamelii, C. japonica.

centrum różnorodności biologicznej kawy koncentruje się głównie na wyżynach Etiopii, gdzie deforestracja zmniejsza różnorodność puli genów. Obecnie większość kawy uprawia się w Brazylii, Kolumbii, Wietnamie i Indonezji, ale ponad milion etiopskich rolników uprawia kawę. Hodowcy na całym świecie polegają na zaledwie kilku odmianach na swoich plantacjach, ryzykując utratę genów ważnych dla odporności na pasożyty, choroby i zmiany klimatu. Teraz, gdy projekt genomu dla kawy został osiągnięty (Zamir 2014), opracowanie metod poprawy różnorodności genetycznej odmiany jest bardziej prawdopodobne, aby zostać zrealizowane.

Kawa, herbata i czekolada zawierają, wśród wielu innych substancji chemicznych, alkaloidy, które są niezbędne do smaku powstających napojów. Alkaloidy to gorzkie, zawierające azot związki występujące prawie w całości w roślinach naczyniowych. Istnieją tysiące alkaloidów, wiele (większość?) Działa toksycznie na owady, a wiele wykazuje również właściwości fitotoksyczne i przeciwgrzybiczne. Wiele z nich jest również toksycznych dla ludzi. (więcej na temat alkaloidów można znaleźć w artykule zatytułowanym „trzymaj Pasternak” pod roślinami w innym miejscu na tej stronie).

kofeina (1,3,7-trimetyloksantyna) jest prawdopodobnie najbardziej znanym alkaloidem ze względu na jego związek z kawą i herbatą. W sekwencji etapów biochemicznych enzymy w roślinach kawy przekształcają związek prekursorowy zwany ksantozyną w kofeinę. Zawartość kofeiny w kawie jest określana przez zmieszanie ziaren C. arabica, które zawierają stosunkowo mało kofeiny, z ziarnem C. canephora (Robusto), które zawiera stosunkowo więcej kofeiny.

na marginesie należy zauważyć, że ksantozyna pochodzi z blisko spokrewnionego związku, ksantyny, i że ksantynę można znaleźć w meteorytach. Meteoryty oczywiście pochodzą z kosmosu i wiele z nich zderzyło się z ziemią. W 2011 roku analiza meteorytu, który wylądował na Antarktydzie wykazała, że materiał węglowy, taki jak ksantyna, który został znaleziony w meteorycie, musiał zostać zsyntetyzowany w przestrzeni kosmicznej, a nie być tylko zanieczyszczeniem pochodzącym z ziemi!

drugim alkaloidem powszechnie występującym w kawie jest trigonellina, która występuje tylko w nieznacznie niższych stężeniach niż kofeina, ale jest znacznie mniej stabilna i rozkłada się w temperaturach palenia. Jednak jednym z produktów jej rozkładu jest grupa związków zwanych pirydynami, które są głównymi przyczynkami do charakterystycznego smaku i aromatu parzonej kawy. (coffeechemistry.com). inną ważną kategorią związków w kawie są oleje, których są setki (np., lipidy i trójglicerydy), które również są głównymi składnikami smaku i aromatu kawy.

herbata czerpie swój smak z kofeiny, polifenoli i olejków eterycznych, których proporcje różnią się w zależności od wieku liści i sposobu przetwarzania zebranych liści. Zawartość kofeiny w liściach herbaty może być do trzech razy większa niż w przypadku ziaren C. arabica.

jeden z pośrednich etapów zaangażowanych w konwersję ksantozyny do kofeiny wytwarza teobrominę, główny alkaloid w czekoladzie. Teobromina z kolei jest prekursorem kofeiny. Podobne etapy biochemiczne dają kofeinę zarówno w drzewie kakaowym, jak i w herbacie, ale zaangażowane są różne geny i enzymy poprzedzające. Musi być coś korzystnego (adaptacyjnego) do przechowywania kofeiny w tkankach, w przeciwnym razie nie zostałoby wybrane dla niepowiązanych roślin. Jedna z hipotez opiera się na obserwacji, że kofeina zawarta w liściach senescingCoffea hamuje kiełkowanie nasion innych gatunków. Dzięki temu rośliny zawierające kofeinę zyskują przewagę w konkurencji o składniki odżywcze, światło i wodę. Inna adaptacja dotyczy zapylania. Kofeina w kawie nie ogranicza się do nasion, ale znajduje się w całej roślinie, nawet w nektarze wydzielanym przez kwiaty kawy. Okazuje się, że pszczoły przypominają ludzi w tym, że „reagują pozytywnie” na kofeinę w nektarze, poszukując jej i wybierając kwiaty z kofeiną zamiast kwiatów Jej pozbawionych. W przypadku innych gatunków zwierząt kofeina jest jednak toksyną zdolną do powodowania sterylizacji. Intensywna goryczka kofeiny i jej wysokie stężenie prawdopodobnie są wystarczające, aby odstraszyć owady starające się spożywać mięsistą tkankę otaczającą nasiona kawy w owocach.

czekolada jest przygotowywana ze sfermentowanych nasion kakaowca Theobroma cacao, które są prażone i mielone, często przyprawiane wanilią, cukrem, a czasem tłuszczem. Oprócz T. cacao, rodzaj Theobroma obejmuje 30 do 50 tropikalnych gatunków drzew amerykańskich, które nie produkują czekolady. Chociaż kakao Theobroma pochodzi z Ameryki Południowej, prawie połowa światowej podaży handlowej kakao pochodzi z małego obszaru w Afryce Zachodniej, w odległości 300 km od wybrzeża w Ghanie i Wybrzeża Kości Słoniowej. Na tych obszarach, w oparciu o niektóre modele klimatyczne, średni wzrost temperatury o 2,3 C może wystąpić do 2050 roku. To ocieplenie niekorzystnie wpłynęłoby na wzrost i tempo oddychania drzew Theobroma, a efekty mogłyby pojawić się już w 2030 roku (Inter. Centrum Trop Agric). Jednak inne obszary, które obecnie nie nadają się do komercyjnej produkcji czekolady, mogą, w odpowiedzi na prognozowane ocieplenie, stać się odpowiednie dla producentów czekolady. Efekt netto tych zmian na obszarach uprawy kakao w nadchodzących dziesięcioleciach jest niejasny.

teobromina i kofeina są blisko spokrewnione i współwystępują w wielu gatunkach roślin oprócz kakao, w tym, w stosunkowo niskich stężeniach, w rodzinie cytrusów (Rutaceae). Teobromina jest mniej uzależniająca, ale jest silniejszym stymulantem serca i środkiem rozszerzającym naczynia krwionośne niż kofeina. Zawartość teobrominy w czekoladzie jest na tyle niska, że zwykle efekty toksyczne nie są problemem dla ludzi, ale są wysoce toksyczne dla psów i kotów. Ziarna kakaowca zawierają kofeinę w stężeniach od 0,1 do 0,7% , podczas gdy tłuszcze (masło kakaowe) zawierają ponad ½ masy nasion. W strąku znajduje się 30-40 nasion („fasoli”). Strąki są twarde i włókniste, zapewniając pewną ochronę przed dziką przyrodą, ale strąki mogą być otwierane przez gryzonie i małpy, które są przyciągane do słodkiej miąższu otaczającego nasiona. Przedostanie się przez kapsułę wymaga, aby Grabieżca opierał się ściągającym taninom obfitym w strąkach i, oczywiście, gorzkim alkaloidom.

kofeina jest również składnikiem drzew leśnych tropikalnej Afryki Zachodniej należących do rodzaju Cola z Sterculiaceae i znanych jako drzewa orzechowe kola. Orzech jest źródłem kofeiny używanej przez ludzi jako stymulant i napój bezalkoholowy oraz w leczeniu astmy. Orzechy Kola zawierają około 2-3, 5% kofeiny i 1,0-2,5% teobrominy i są nadal przeżuwane przez wielu ludzi w Afryce Zachodniej, prawdopodobnie po to, aby cieszyć się stymulacją kofeiny. Kolagenus składa się z około 125 gatunków drzew, z których dwa służą jako źródło orzecha kola – C. acuminata i C. nitida.

Cola acuminata liście, strąki i nasiona.

kolejną rośliną zawierającą kofeinę jest „mate” (yerba mate), która jest spożywana szeroko w Ameryce Łacińskiej, zwłaszcza w Urugwaju i Argentynie, a w mniejszym stopniu w Hiszpanii i Portugalii. Mate zawiera mniej niż 1% wagowo kofeiny. Aby przygotować, liście Ilex paraguariensis (Ilex to rodzaj, do którego należą hollies Ameryki Północnej i Europy; patrz poniżej) są mielone na proszek i zanurzone w gorącej wodzie. Co ciekawe, podobnie jak herbata i wiele innych roślin, mate zawiera przeciwutleniacze polifenolowe (np. kwas chlorogenowy), które są uznawane za posiadające właściwości przeciwnowotworowe. Jednak picie mate w bardzo wysokich temperaturach może zwiększyć ryzyko raka przełyku, podobnie jak wchłanianie bardzo gorącej herbaty. W przeciwnym razie mate nie jest obecnie klasyfikowany jako czynnik rakotwórczy i uważa się, że przynosi konsumentom pewne korzyści w zakresie układu sercowo-naczyniowego.

pakiet liści herbaty yerba mate dostępny w USA

Guarana’ (Paullinia cupana) z rodziny Sapindaceae to solidna tropikalna liana, która daje herbatę ziołową zrobioną z nasion, które zostały zmielone do poziomu 100%. Proszek. Nasiona guarany są wysokie (3,6-5,8%, Lub 2-4% w zależności od źródła) w kofeinie w porównaniu do kawy (około 2%). Roślina, pochodząca z dorzecza Amazonki, zawiera również mniejsze ilości teobrominy (200-400ppm). Podobnie jak inne rośliny zawierające kofeinę, jej owoce i nasiona są znane z odpychania roślinożerców.

struktury liści i rozrodcze Paullinia cupana.

herbata Guarana jest ważna w rytuałach rdzennych mieszkańców Ameryki Południowej i została już przetransportowana przez XVI-wiecznych odkrywców do Europy, gdzie wkrótce została spożyta jako napój. Obecnie guarana jest promowana jako suplement diety, który przypuszczalnie zwiększa aktywność fizyczną. Inne gatunki z rodzaju również są interesujące. P. yoco, którego kora i łodyga zawiera kofeinę, jest używany przez rdzennych mieszkańców Kolumbii i Ekwadoru w lekach ziołowych i do przygotowania napoju. Dwa blisko spokrewnione gatunki są bardzo toksyczne-P. cururu z Ameryki Środkowej i Antyli i Ameryki Południowej, która produkuje wysoce toksyczny sok, który jest używany jako trucizna strzałek przez rdzennych mieszkańców Ameryki Południowej, oraz P. pinnata z Ameryki Południowej i Afryki, których łodygi są używane do trowania ryb w basenach, a korzenie i liście są używane w tradycyjnych lekach.

Huito lub Jagua, (Genipa americana z Rubiaceae), powszechne małe drzewo Karaibów i Ameryki Łacińskiej, zawiera „bardzo duże ilości kofeiny w swoich nasionach (botanical-online.com)” ale to głównie owoce, które są spożywane. Owoce tego gatunku są używane w napojach i w różnych daniach deserowych, w dekoracji skóry i przy niektórych dolegliwościach. Pewien poziom kofeiny jest prawdopodobnie obecny w owocach, ale jest to niezweryfikowane.

rodzina roślin Aquifoliaceae obejmuje około 400 gatunków, prawie wszystkie w rodzaju ilex(holly). Oprócz yerba mate (powyżej), inne gatunki z rodzaju służyły jako substytuty herbaty. Być może najczęściej stosowanym w Ameryce Północnej był Ilex vomitoria, yaupon lub cassina, rodzimy krzew południowych Stanów Zjednoczonych, szczególnie powszechny na glebach piaszczystych. Liście cassina mają, według Fernald et al. (1958), „znaczna ilość kofeiny, dzięki czemu … .ich łagodnie stymulujące”. Właściwe przygotowanie polega na suszeniu liści w piecu, a następnie ich Mieleniu i namaczaniu. Liście I. cassine, innego ostrokrzewu z południowo-wschodnich Stanów Zjednoczonych, również zawierają kofeinę i podobno robi dobrą herbatę. Inni członkowie rodzaju, z których niektórzy nie mają kofeiny, również są możliwymi źródłami smacznej herbaty.

Fernald, M. L., A. C. Kinsey & R. C. Rollins 1958. Jadalne dzikie rośliny Wschodniej Ameryki Północnej. Harper &

Zamir, D. 2014. Pobudka przy kawie. Nauka 345:1124-1125.

Więcej informacji: rośliny Do Napojów, stymulujące II