Kafeina
Kafeina[3] (disebut [ka.féi.na], juga kafein) ialah sebatian kimia yang dijumpai secara semulajadi di dalam makanan contohnya biji kopi, teh, biji koko, buah kola (Cola nitida), guarana, dan maté.
| |
| |
| Nama | |
|---|---|
| Nama IUPAC
1,3,7-trimetil-1H-purina- 2,6(3H,7H)-diona
| |
| Nama lain
1,3,7-trimetilksantina, trimetilksantina, teina, metilteobromina
| |
| Pengecam | |
Imej model 3D Jmol
|
|
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.000.329 |
| Nombor RTECS |
|
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| Sifat | |
| C8H10N4O2 | |
| Jisim molar | 194,19 g·mol−1 |
| Rupa bentuk | Serbuk putih |
| Bau | Tak berbau |
| Ketumpatan | 1,2 g·cm−3, padat |
| Takat lebur | 227-228 °C (kontang) 234-235 °C (monohidrat) |
| Takat didih | 178 °C (pemejalwapan) |
| 22 mg·mL−1 (25 °C)180 mg·mL−1 (80 °C)670 mg·mL−1 (100 °C) | |
| Keasidan (pKa) | −0.13 – 1.22[1] |
| Momen dwikutub | 3.64 D (terhitung) |
| Bahaya | |
| Bahaya-bahaya utama | Ketagihan ringan, boleh membawa maut dalam keadaan kronik |
| NFPA 704 (berlian api) | |
| Takat kilat | N/A |
| Dos maut (LD) atau kepekatan dos maut (LC) | |
LD50 (median dos)
|
192 mg/kg (tikus, oral)[2] |
Kecuali jika dinyatakan sebaliknya, data diberikan untuk bahan-bahan dalam keadaan piawainya (pada 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
| Rujukan kotak info | |
Ia terkenal dengan rasanya yang pahit dan bertindak sebagai perangsang kepada sistem saraf pusat, jantung, dan sistem pernafasan; ia juga bersifat diuretik yakni boleh dikumuh melalui air kencing). Ia bertindak sebagai perangsang lemah pada system saraf pusat dengan itu selepas minum secawan kopi atau teh seseorang mungkin berasa lebih segar.
Kafeina dikelaskan sebagai selamat secara am oleh pihak FDA di Amerika. Dos racun ialah 10 gram sehari bagi seorang dewasa, jauh melebihi pengambilan lazim, iaitu kurang 500 mg sehari.[4] Secawan kopi lazimnya mempunyai 80–175 mg, bergantung kepada biji kopi yang digunakan, cara pembakaran dan penyediaan. Meskipun begitu, serbuk kafeina tulen boleh membawa maut dalam jumlah sebesar sudu biasa.
Sifat kimia
suntingKafeina ialah alkaloid yang tergolong dalam keluarga metilxanthina bersama-sama sebatian tefilina dan teobromina. Bentuk asal sebatian ini wujud dalam bentuk serbuk putih yang pahit. Formula kimianya ialah C6 H10 N4 O2, manakala nama-nama sistematiknya ialah:
- 1,3,7-trimetilxanthina
- 3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-1 H-purina-2,6-diona
| Sifat Fizikal | Nilai |
|---|---|
| Titik beku: | 238 °C |
| Titik didih: | 178 °C (Pemejalwapan) |
| Graviti tentu: | 1.2 |
| Tekanan wap: | 760 mm Hg @ 178 °C |
| Kemeruapan: | 0.5% |
| Ketumpatan wap: | 6.7 |
| Berat molekul: | 197.19 |
| Keterlarutan dalam air: | 2.17% |
| pH: | 6.9 (1% larutan) |
Keberadaan
suntingKafeina dijumpai pada banyak spesies tumbuhan, di mana ia berperanan sebagai pestisida semula jadi yakni berkemampuan melumpuhkan dan mematikan serangga-serangga tertentu yang memakan tanaman tersebut.[5] Dilaporkan bahawa kadar kafeina yang tinggi dijumpai pada semaian yang baru tumbuh.[6] Malah, kadar sama juga ditemukan pada tanah sekitar biji kopi disemai agar membantut percambahan semaian kopi lain di sekitarnya sehingga mengurangkan persaingan dan meningkatkan kelangsungan hidup kecambah kopi itu sendiri.[7]
Sumber kafeina yang umumnya sering digunakan adalah kopi, teh, dan kakao.[8] Selain itu, tanaman maté dan guarana[9] juga kadang-kadang digunakan dalam pembuatan minuman tenaga dan teh. Dua nama alternatif kafeina, mateina dan guaranina, berasal dari nama dua tanaman tersebut.[10][11]
Kopi
sunting
Bahan yang utama yang digunakan untuk mendapat kafeina ialah biji kopi, khususnya dari air kopi yang dibancuh. Perbezaan kandungan kafeina dalam biji kopi yang beraneka kadang-kadang berbeza mengikut baka biji tersebut, lebih-lebih lagi bagi biji dari pokok kopi yang sama, bijinya turut mempunyai perbezaan kandungan kafeina yang sedikit. Umumnya, setiap cawan kopi mengandungi 80 hingga 100 mg punya kafeina. Kopi Arabica lazimnya mengandungi separuh kafeina jika dibandingkan dengan baka robusta.
Sumber utama kafeina dunia adalah biji kopi. Kandungan kafeina pada kopi bervariasi, tergantung pada jenis biji kopi dan cara pembuatan yang digunakan.[12] Secara umummya, satu sajian kopi mengandung sekitar 40 mg (30 mL espresso varietas arabica) kafeina, sampai dengan 100 mg kafeina untuk satu cangkir (120 mL) kopi. Umumnya, kopi dark-roast memiliki kadar kafeina yang lebih rendah karena proses pemanggangan akan mengurangi kandungan kafeina pada biji tersebut.[13][14] Kopi varietas arabica umumnya mengandung kadar kafeina yang lebih sedikit daripada kopi varietas robusta.[12] Kopi juga mengandung sejumlah kecil teofilina, namun tidak mengandung teobromina.
Teh
suntingTeh merupakan sumber kafeina lainnya. Walaupun teh mengandung kadar kafeina yang lebih tinggi daripada kopi, umumnya teh disajikan dalam kadar sajian yang jauh lebih rendah. Kandungan kafeina juga bervariasi pada jenis-jenis daun teh yang berbeda. Teh mengandung sejumlah kecil teobromina dan kadar teofilina yang sedikit lebih tinggi daripada kopi. Warna air teh bukanlah indikator yang baik untuk menentukan kandungan kafeina.[15] Sebagai contoh, teh seperti teh hijau Jepun gyokuro yang berwarna lebih pucat mengandung jauh lebih banyak kafeina daripada teh lapsang souchong yang berwarna lebih gelap.
Coklat
suntingKafeina juga terkandung dalam sejumlah minuman ringan seperti kola. Minuman ringan biasanya mengandung sekitar 10 sampai 50 miligram kafeina dalam satu sajian. Kafeina pada minuman jenis ini berasal dapat berasal dari bahan ramuan minuman itu sendiri ataunya dari bahan aditif yang didapatkan dari proses dekafeinasi. Guarana, bahan utama pembuatan minuman energi, mengandung sejumlah besar kafeina dengan jumlah teobromina dan teofilina yang kecil.[16]
Coklat yang didapatkan dari biji kakao mengandung sejumlah kecil kafeina. Efek rangsangan yang dihasilkan oleh coklat berasal dari efek kombinasi teobromina, teofilina, dan kafeina.[17] Coklat mengandung jumlah kafeina yang sangat sedikit untuk mengakibatkan rangsangan yang setara dengan kopi. 28 g sajian coklat susu batangan mengandung kadar kafeina yang setara dengan secangkir kopi yang disingkirkan kandungan kafeina ia.
Bahan makanan lain
suntingBeberapa penggemar mate menyatakan bahawa mateina adalah stereoisomer dari kafeina.[9] Hal ini tidaklah benar, kerana kafeina merupakan molekul akiral, sehingga ia tidak mempunyai enantiomer ataupun stereoisomer. Kesan dan keran berbeza yang dijumpai pada berbagai sumber kafeina alami disebabkan oleh sumber-sumber kafeina tersebut juga mengandung campuran alkaloid xantina lainnya, meliputi teofilina yang merangsang degupan jantung, teobromina, dan zat-zat lainnya seperti polifenol.[18]
Metabolisme dan ketoksikan
suntingKafeina menyekat reseptor adenosina di otak. Adenosina ialah sebatian nukleotida yang berfungsi mengurangkan kegiatan sel saraf apabila tertambat pada sel tersebut. Seperti adenosina, molekul kafeina juga tertambat pada reseptor yang sama, tetapi kesannya berbeza. Kafeina tidak akan memperlahankan kegiatan sel saraf atau otak tetapi sebaliknya menghalang adesonina untuk berfungsi. Kesannya kegiatan otak meningkat yang mengakibatkan hormon epinefrina dirembes. Hormon tersebut akan menaikkan kadar denyutan jantung, meninggikan tekanan darah, menambah penyaluran darah ke otot-otot, mengurangkan penyaluran darah ke kulit dan organ dalaman, dan mengeluarkan glukosa daripada hati. Tambahan lagi, kafeina juga menaikkan aras neurotransmiter dopamina di otak.
Kafeina boleh dikeluarkan daripada otak dengan cepat, tidak seperti alkohol atau perangsang CNS yang lain. Tambahan lagi, kafeina tidak mengganggu fungsi mental tinggi dan tumpuan otak. Pengambilan kafeina secara berterusan akan menyebabkan badan menjadi lali dengan kehadiran kafeina. Oleh itu, jika pengambilan kafeina diberhentikan (proses sebegini dinamakan "penarikan" atau "tarikan", withdrawal), badan menjadi terlalu sensitif terhadap adenosina menyebabkan tekanan darah turun secara mendadak yang seterusnya mengakibatkan sakit kepala dan sebagainya. Kajian terbaru mendakwa kafeina boleh mengurangkan risiko penyakit Parkinson, tetapi dakwaan tersebut masih memerlukan kajian yang lebih mendalam.
Terlalu banyak kafeina boleh menyebabkan intoksikasi kafeina (iaitu kemabukan akibat kafeina). Antara simptom penyakit ini ialah keresahan, kerisauan, insomnia, keriangan, muka merah, kerap kencing (diuresis), dan masalah usus (gastrointestinal). Simptom-simptom ini boleh wujud walaupun pesakit hanya mengambil kafeina serendah 250mg. Jika lebih 1 g kafeina diambil dalam satu hari, simptom seperti sentakan otot (muscle twitching), kekusutan fikiran dan pertuturan, aritmia kardium (gangguan pada denyutan jantung) dan penggoncangan psikomotor (psychomotor agitation) boleh berlaku. Intoksikasi kafeina juga boleh mengakibatkan kepanikan dan penyakit kerisauan.
Meskipun kafeina, teofilina dan teobromina masih selamat bagi manusia, bahan-bahan ini lebih toksik kepada sesetengah haiwan seperti kucing dan anjing kerana perbezaan dari segi metabolisme hati.
Kegunaan
suntingAkhir-akhir ini, berbagai syarikat pengilang mulai menambahkan kafeina ke dalam produk mandian seperti syampu dan sabun dengan tuntutan bahawa kafeina dapat diserap melalui kulit.[19] Namun, keberkesanan produk-produk seperti itu belum dapat dibuktikan kerana sifat kafeina yang tidak mudah terserap melalui kulit.[20]
Lihat juga
suntingRujukan
sunting- ^ pKa bagi kafeina terproton. Harry G. Brittain, Richard J. Prankerd (2007). Profiles of Drug Substances, Excipients and Related Methodology, volume 33: Critical Compilation of Pka Values for Pharmaceutical Substances. Academic Press. ISBN 012260833X.
- ^ Peters, Josef M. (1967). "Factors Affecting Caffeine Toxicity: A Review of the Literature". The Journal of Clinical Pharmacology and the Journal of New Drugs (7): 131–141. Diarkibkan daripada yang asal pada 2008-06-10. Dicapai pada 2020-12-13.
- ^ Keputusan Majlis Bahasa Brunei Darussalam – Indonesia – Malaysia (MABBIM) KERTAS F/SP/5 JKTBM Diarkibkan 2015-04-15 di Wayback Machine
- ^ Heckman MA, Weil J, De Mejia EG (2010). "Caffeine (1, 3, 7-trimethylxanthine) in Foods: A Comprehensive Review on Consumption, Functionality, Safety, and Regulatory Matters". Journal of Food Science. 75 (3): R77–R87. doi:10.1111/j.1750-3841.2010.01561.x. PMID 20492310.
- ^ Nathanson, J. A. (12 October 1984). "Caffeine and related methylxanthines: possible naturally occurring pesticides". Science. 226 (4671): 184–7. doi:10.1126/science.6207592. PMID 6207592.
- ^ Frischknecht, P. M. (1986). "Purine formation in buds and developing leaflets of Coffea arabica: expression of an optimal defence strategy?" (PDF). Phytochemistry. Journal of the Phytochemical Society of Europe and the Phytochemical Society of North America. 25 (3): 613–6. doi:10.1016/0031-9422(86)88009-8. ISSN 0031-9422. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (bantuan) - ^ Baumann, T. W. (1984). "Metabolism and excretion of caffeine during germination of Coffea arabica L" (PDF). Plant and Cell Physiology. Oxford Journals. 25 (8): 1431–6. ISSN 0032-0781. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (bantuan) - ^ Matissek, R (1997). "Evaluation of xanthine derivatives in chocolate: nutritional and chemical aspects". European Food Research and Technology. 205 (3): 175–84.
- ^ a b "Does Yerba Maté Contain Caffeine or Mateine?#". The Vaults of Erowid. 2003. Dicapai pada 2006-08-16. Unknown parameter
|month=ignored (bantuan) - ^ "PubChem: mateina". National Library of Medicine. Dicapai pada 2006-08-16.. Generally translated as mateine in articles written in English
- ^ "PubChem: guaranine". National Library of Medicine. Dicapai pada 2006-08-16.
- ^ a b "Caffeine". International Coffee Organization. Diarkibkan daripada yang asal pada 2009-03-27. Dicapai pada 2006-08-21.
- ^ "Coffee and Caffeine FAQ: Does dark roast coffee have less caffeine than light roast?". Dicapai pada 2007-01-02.
- ^ "All About Coffee: Caffeine Level". Jeremiah’s Pick Coffee Co. Diarkibkan daripada yang asal pada 2008-03-18. Dicapai pada 2007-06-14.
- ^ "Caffeine in tea vs. steeping time". 1996. Dicapai pada 2006-08-12. Unknown parameter
|month=ignored (bantuan) - ^ Haskell, C. F. (2007). "A double-blind, placebo-controlled, multi-dose evaluation of the acute behavioural effects of guarana in humans". J Psychopharmacol. 21 (1): 65–70. doi:10.1177/0269881106063815. PMID 16533867. Unknown parameter
|month=ignored (bantuan); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (bantuan) - ^ Smit, H. J. (2004). "Methylxanthines are the psycho-pharmacologically active constituents of chocolate". Psychopharmacology. 176 (3–4): 412–9. doi:10.1007/s00213-004-1898-3. PMID 15549276. Unknown parameter
|month=ignored (bantuan); Unknown parameter|coauthors=ignored (|author=suggested) (bantuan) - ^ Balentine D. A., Harbowy M. E. and Graham H. N. (1998). G Spiller (penyunting). Tea: the Plant and its Manufacture; Chemistry and Consumption of the Beverage. Caffeine.
- ^ "Caffeine Accessories". ThinkGeek, Inc. Dicapai pada 2007-12-31.
- ^ "Does caffeinated soap really work?". Erowid. Dicapai pada 2008-01-13.