Ботаническая характеристика. Вечнозеленый кустарник или деревце высотой 8-10 м. Ствол с зеленовато-серой корой. Ветви длинные, гибкие, раскидистые или поникающие. Листья цельнокрайные, слегка волнистые, супротивные, длиной 5-20 см и шириной 1,5-5 см, на коротких черешках, кожистые, темно-зеленые. Цветки обоеполые, желто-белые, душистые, сидят по 3-7 в пазухах листьев, правильные, пятичленные, спайнолепестные. Плоды (двусемянная ягода) почти шаровидные или овальные, темно-красные, черные, черно-синие, а иногда и желтые величиной с вишню диаметром 1-1,15 см с более или менее сочным съедобным околоплодником. В каждом плоде находится по 2 плосковыпуклых светло-серых семени, которые называют кофейными бобами или зернами. Цветение и созревание - в течение почти всего года. Начинает плодоносить с трех лет, живет до 200, но возраст на кофейных плантациях не превышает 30 лет. Средний урожай с дерева - около 1 кг семян в год.
Распространение. В диком состоянии обитает в Эфиопии. Возделывается во многих тропических странах. Вид Сoffea arabica составляет 90% всех насаждений кофе. Реже культивируется Сoffea liberica. Растения не выносят жару тропиков ниже высоты 1200-1500 м над уровнем моря, поэтому в нижних зонах его заменяет теплоустойчивый Сoffea robusta. Осадков в зоне возделывания должно быть не менее 1300 мм в год; при недостатке осадков применяют искусственное орошение.
Местообитание. В естественных условиях - в речных долинах, на высоте 1600-2000 м над уровнем моря. Хотя родина кофейного дерева - Африка, но наиболее обширные плантации находятся в Южной Америке, особенно в Бразилии. Меньшие площади заняты под кофе в Юго-Восточной Азии и Африке. Кофе занимает в мире большие площади, чем чай.
Заготовка. Сбор урожая начинают с четырехлетних растений. Зрелые плоды пропускают через моющую машину, где током воды смывается мякоть.
Сушка. Собранный урожай зрелых ягод подвергается сухой или мокрой обработке. При сухой обработке ягоды высушиваются на солнце или в сушилках при температуре 50-60°С и затем хрупкий околоплодник удаляют машинами. При мокром способе свежие ягоды пропускают через специальные машины и в токе воды мякоть смывается.
Внешние признаки. Семена светло-серые, твердые, овальной формы, плосковыпуклые, на плоской стороне глубокая бороздка. Семена покрыты тонкой "серебристой" или "пергаментной" оболочкой, которая при обработке стирается и остатки ее задерживаются только в бороздке. Эта оболочка состоит из очень тонкой паренхимы, в которой имеются многочисленные каменистые клетки, длинно-вытянутой формы, искривленные, с косыми порами, одревесневшие. Эндосперм состоит из паренхимных клеток с толстыми четковидными стенками и крупными порами. В клетках имеются алейрон и немного жирного масла; крахмал отсутствует. При проверке порошка кофе на идентичность и отсутствие примесей руководствуются проверкой наличия характерных клеток эндосперма и каменистых клеток и отсутствия посторонних элементов.
Химический состав. Семена кофе содержат кофеин, количество которого колеблется в зависимости от сорта от 0,65 до 2,7%. В большей своей части кофеин связан с хлорогеновой кислотой, представляющей собой эфир кофейной и хинной кислоты. Кроме кофеина, в семенах имеются дубильные вещества (около 10%), жир - около 12%, белки - 13%, сахара (около 8%), пентозаны (6-7%), жирное масло и др. После термической обработки содержание сахаров снижается до 2-3%, кофедубильной кислоты - до 4-5%, содержание жиров повышается до 15%, азотистых веществ - до 14, кофеина - до 1,3%. В обжаренных семенах имеются фенольные соединения, органические кислоты, витамины РР, пиридин и др.
Фармакологические свойства. Физиологические особенности действия кофеина на ЦНС были изучены И.П. Павловым и его сотрудниками, показавшими, что кофеин усиливает и регулирует процессы возбуждения в коре большого мозга; в соответствующих дозах он усиливает положительные условные рефлексы и повышает двигательную активность. Стимулирующее действие приводит к повышению умственной и физической работоспособности, уменьшению усталости и сонливости. Большие дозы могут, однако, привести к истощению нервных клеток. Действие кофеина (как и других психостимулирующих средств) в значительной степени зависит от типа высшей нервной деятельности, поэтому дозирование кофеина должно производиться с учетом индивидуалъных особенностей нервной деятельности. Кофеин ослабляет действие снотворных и наркотических средств, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга, возбуждает дыхательный и сосудодвигательный центры. Сердечная деятельность под влиянием кофеина усиливается, сокращения миокарда становятся более интенсивными и учащаются. При коллаптоидных и шоковых состояниях артериальное давление под влиянием кофеина повышается, при нормальном артериальном давлении существенных изменений не наблюдается, так как одновременно с возбуждением сосудодвигательного центра и сердца под влиянием кофеина расширяются кровеносные сосуды скелетных мышц и других областей тела (сосуды головного мозга, сердца, почек), однако сосуды органов брюшной полости (кроме почек) суживаются. Диурез под влиянием кофеина несколько усиливается, главным образом в связи с уменьшением реабсорбции электролитов в почечных канальцах.
Кофеин понижает агрегацию тромбоцитов. Под влиянием кофеина происходит стимуляция секреторной деятельности желудка.
По современным данным, в механизме действия кофеина существенную роль играет его угнетающее влияние на фермент фосфодиэстеразу, что ведет к внутриклеточному накоплению циклического аденозинмонофосфата. Циклический АМФ рассматривается как медиаторное вещество (вторичный медиатор), при помощи которого осуществляются физиологические эффекты различных биогенных лекарственных веществ. Под влиянием циклического АМФ усиливаются процессы гликогенолиза, стимулируются метаболические процессы в разных органах и тканях, в том числе в мышечной ткани и в ЦНС. Полагают, что стимуляция кофеином желудочной секреции тоже связана с увеличением содержания циклического АМФ в слизистой оболочке желудка.
В нейрохимическом механизме стимулирующего действия кофеина важную роль играет его способность связываться со специфическими ("пуриновыми", или аденозиновыми) рецепторами мозга, эндогенным лигандом для которых является пуриновый нуклеозид - аденозин. Структурное сходство молекулы кофеина и аденозина способствует этому. Поскольку аденозин рассматривается как фактор, уменьшающий процессы возбуждения в мозге, замещение его кофеином приводит к стимулирующему эффекту. При длительном применении кофеина возможно образование в клетках мозга новых аденозиновых рецепторов и действие кофеина постепенно уменьшается. Вместе с тем при внезапном прекращении введения кофеина аденозин занимает все доступные рецепторы, что может привести к усилению торможения с явлениями утомления, сонливости, депрессии и др.
Лекарственные средства. Кофеин бензоат натрия (порошок, таблетки, р-р в ампулах) и комплексные препараты с кофеином (Аскофен, Новомигрофен, Новоцефальгин, Пирамеин, Цитрамон, Кофетамин, Коффен и др.)
Применение. Применяют кофеин (и кофеин-бензоат натрия) при инфекционных и других заболеваниях, сопровождающихся угнетением функций центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы, при отравлениях наркотиками и другими ядами, угнетающими центральную нервную систему, при спазмах сосудов головного мозга (при мигрени и др.), для повышения психической и физической работоспособности, для устранения сонливости. Применяют также кофеин при энурезе у детей.
Напиток из кофейных зерен (в просторечии кофе) используют как стимулирующее средство при умственном утомлении, головной боли и просто как вкусный столовый напиток. Следует помнить, что 1-2 чайные ложки кофе содержат 100-300 мг кофеина.
Кофеин, как и другие стимуляторы центральной нервной системы, противопоказан при повышенной возбудимости, бессоннице, выраженной гипертензии и атеросклерозе, при органических заболеваниях сердечно-сосудистой системы, в старческом возрасте, при глаукоме.