La caféine, aussi désignée sous les noms de théine, 1,3,7-triméthylxanthine ou méthylthéobromine, est un alcaloïde de la famille des méthylxanthines, présent dans de nombreux aliments, qui agit comme stimulant psychotrope chez les mammifères et comme léger diurétique. La caféine interagit avec d'autres molécules alcaloïdes proches, comme la nicotine par exemple. Les alcaloïdes ont la particularité de se fixer sur les récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine, induisant une sensation de bien-être et d'augmentation de la vigilance et de l'attention.
La caféine a été isolée en 1819 par le chimiste allemand Friedlieb Ferdinand Runge.
La caféine est un métabolite secondaire présent dans les graines, les feuilles et les fruits de différentes plantes où elle agit comme insecticide naturel., paralysant. ou tuant les insectes qui les consomment. En revanche, chez les mammifèresAlexandra Coelho, Rôle des Cytochromes P450 dans la perception sensorielle et le métabolisme de la caféine chez Drosophila melanogaster, « 4.1.1- Effets de la caféine chez les mammifères », 25 septembre 2014, Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation CNRS, 1324 INRA, université de Bourgogne., la caféine agit surtout comme stimulant du système nerveux central et du système cardiovasculaire, diminuant temporairement la somnolence et le temps de réaction et augmentant l'attention.
Des boissons très populaires contiennent de la caféine comme le café, le thé et le maté. On en trouve également dans certains sodas et boissons énergisantes à base de dérivés de la noix de kola, qui en contient de grandes quantités. Le cacao en contient aussi un peu.
La caféine est notamment présente dans les graines du caféier et du guarana ainsi que dans les feuilles de yerba maté et du théier. Du fait de sa présence dans des plantes autres que le caféier, elle est parfois appelée « théine », « guaranine » ou encore, « matéine ». Il s'agit pourtant de la même molécule, de formule brute C8H10N4O2, avec les mêmes effets même si elle n'est consommée ni seule, ni de la même manière et qu'elle n'est pas présente à la même concentration que dans le café..
De fait, la caféine est la substance psychoactive la plus consommée au monde ; elle est légale dans tous les pays, à la différence d'autres substances psychoactives. Le profil psychotrope analeptique stimulant de la caféine.. a été défini par électroencéphalographie quantitative après administration orale d'une dose élevée () versus placebo chez des sujets volontaires sains. Elle entraîne de la tachycardie et une stimulation mentale pendant plusieurs heures suivie d'insomnie. En Amérique du Nord, 90 % des adultes consomment de la caféine quotidiennement. La liste la caféine parmi les « substances alimentaires à buts multiples généralement reconnues comme sans danger » aux doses habituelles, mais toxiques au-delà d'une certaine dose.
Provenance gauche|vignette|Grains de café torréfiés, principale source de caféine. On trouve de la caféine dans différentes espèces de plantes où elle jouerait le rôle de pesticide naturel (comme beaucoup d'alcaloïdes), en particulier dans les plantules dont le feuillage est en cours de développement et qui n'ont pas encore mis en place de mécanisme de protection. ; la caféine entraîne la paralysie, voire la mort de certains insectes qui se nourrissent de la plante.. De hautes teneurs en caféine sont mesurées dans le sol autour des plantules de caféier ; la caféine agirait donc également comme inhibiteur de la germination et de la croissance des jeunes plants de caféier voisins, augmentant ainsi les chances de survie de la plantule par élimination de la concurrence..
Les produits naturels contenant de la caféine les plus utilisés sont le café, le thé et, dans une moindre mesure, le cacao.. Le maté, le guarana et la noix de kola sont d'autres sources de caféine, moins couramment utilisées., que l'on utilise parfois dans des préparations à base de thé ou des boissons énergisantes. Deux des synonymes de la caféine, la matéine et la guaranine, sont d'ailleurs dérivés du nom de ces plantes... Certains inconditionnels du maté prétendent que la matéine est un stéréoisomère de la caféine et qu'il s'agirait ainsi de deux substances différentes. Cela est cependant erroné, car la caféine est une molécule achirale, sans atome de carbone asymétrique, de sorte qu'elle n'a ni énantiomère ni diastéréoisomère. Les disparités constatées expérimentalement entre les différentes sources naturelles de caféine pourraient être dues au fait que la caféine extraite de ces plantes contient également des proportions très variables d'autres xanthines alcaloïdes, dont la théophylline et la théobromine, des stimulants cardiaques, et d'autres substances telles que des polyphénols qui forment des complexes insolubles avec la caféine.. gauche|vignette|Un café espresso contient environ 40mg de caféine. À l'échelle mondiale, la première source de caféine est le « grain » de café (en fait la graine du caféier), à partir duquel le café boisson est infusé. La teneur en caféine du café varie fortement et dépend du type de grain de café et de la méthode de préparation. ; même les graines issues d'un pied donné peuvent présenter des différences de concentration. La quantité contenue dans une portion de café varie d'environ pour un expresso () de la variété arabica, à environ pour une tasse () de café filtré. Le café très torréfié présente généralement moins de caféine que celui qui l'est moins, car la torréfaction diminue la teneur en caféine de la graine... Le café arabica contient normalement moins de caféine que le robusta. Les différentes espèces de caféier présentent des taux variables de caféine ; le café de Charrier (Coffea charrieriana) originaire du Cameroun et décrit en 2008 produit ainsi des grains pratiquement sans caféine. Le café contient aussi des traces de théophylline, mais pas de théobromine.
Le thé est une autre source de caféine, et l'on a souvent dit que son effet sur l'humain est plus doux et plus progressif que celui du café grâce à ses tanins qui ralentiraient l'assimilation de la caféine. Cependant, cette affirmation n'a pas été démontrée chez l'homme et une étude n'indique pas de différence majeure avec le café.. De surcroît, bien que le thé contienne plus de caféine que le café à poids égal, une portion habituelle en contient beaucoup moins, car le thé est normalement bien plus faiblement infusé. À côté de l'intensité de l'infusion, le type de thé, les conditions de croissance, les procédés de transformation et d'autres variables influent également sur la teneur en caféine. Il n'y a pas de relation entre la couleur d'un thé et sa teneur en caféine.. Ainsi, des thés tels que le pâle thé vert japonais gyokuro contiennent bien plus de caféine que d'autres thés plus foncés tels que le lapsang souchong, qui en contient très peu. Le thé contient une faible quantité de théobromine et une teneur en théophylline légèrement supérieure au café.
La caféine est aussi un ingrédient commun à certains sodas tels que le Coca-Cola, où ses propriétés stimulantes remplacent les extraits de feuilles de coca et de noix de kola utilisées originellement pour sa préparation. Ces sodas contiennent généralement entre 10 et de caféine par portion. En comparaison, une boisson énergisante comme le dépasse les de caféine par portion. La caféine contenue dans ces boissons provient des ingrédients utilisés ou est ajoutée comme additif ; elle est alors obtenue par décaféination d'un produit naturel ou par synthèse chimique. Le guarana, un ingrédient typique des boissons énergisantes, contient une grande quantité de caféine et de faibles teneurs en théobromine et théophylline..
Le chocolat, dérivé du cacao, contient une faible quantité de caféine. Le léger effet stimulant du chocolat est semble-t-il dû autant à la combinaison de théobromine et de théophylline qu'à la caféine.. Cependant, le chocolat contient trop peu de ces composés pour entraîner un effet comparable au café à portion égale. Une barre de chocolat au lait de contient ainsi à peu près dix fois moins de caféine qu'une tasse d'expresso.
Après 2007., plusieurs fabricants ont commencé à ajouter de la caféine dans des produits de bain tels que le shampooing ou le savon, prétendant que la caféine peut être absorbée par la peau.. Cependant, l'efficacité de tels produits n'a pas été démontrée et il est peu vraisemblable qu'ils aient un effet stimulant sur le système nerveux central, car la caféine est difficilement absorbée à travers la peau..
Des fabricants commercialisent des comprimés de caféine, affirmant qu'utiliser de la caféine de qualité pharmaceutique améliore la vigilance. Ceci a été démenti par une étude qui montre que la caféine, qu'elle soit en comprimé ou non, diminue la fatigue et augmente l'attention aussi efficacement.. Ces comprimés sont généralement utilisés par des étudiants préparant leurs examens ou par des personnes travaillant ou conduisant pendant de longues heures..
Teneur en caféine de différents produits végétauxProduit végétal % de caféine du poids secGraine d'arabica (Coffea arabica) 1,1.Graine de robusta (Coffea canephora) 2,2Fève de cacao (Theobroma cacao) 0,1 à 0,4.Graine de Guarana (Paullinia cupana) 2 à 4,5.Noix de kola (Cola acuminata) 1 à 3,5.Feuille de thé (Camellia sinensis) 2,5 à 5.Feuille de maté (Ilex paraguariensis) 0,3 à 1,7.
Teneur en caféine de différents aliments et boissons.. Produit Portion Caféine par portion (mg) Caféine par litre (mg) Chocolat noir () 31 - Chocolat au lait () 10 - Chocolat chaud 5 - Café moulu 80–135 386–652 Café filtre 115–175 555–845 Café décaféiné 5 24 Café expresso 100 – Thé vert ou thé noir 30-53 169 Coca-Cola Classic 46 129 Red Bull 80 320 Red Bull 473 ml 151 320 Club-Mate 100 200
Histoire
Les humains consomment de la caféine depuis le Paléolithique.. Les premiers peuples ont découvert que mâcher les graines, l'écorce ou les racines de certaines plantes diminuait provisoirement la fatigue, et stimulait la vigilance ou améliorait l'humeur. C'est bien plus tard qu'il fut constaté que l'effet de la caféine augmentait en faisant tremper certains composants végétaux séchés et/ou torréfiés et broyés dans l'eau chaude. De nombreuses cultures ont des légendes qui attribuent la découverte de telles plantes à des gens vivant il y a des milliers d'années.
D'après une légende chinoise populaire, l'empereur de Chine Shennong a accidentellement découvert que, quand des feuilles étaient plongées dans de l'eau bouillante, une boisson caféinée, parfumée et reconstituante en résultait.... La première référence au café dans la littérature apparaîtrait dans les écrits du médecin perse al-Razi, datés du . À cette époque, les grains de café n'étaient disponibles que dans leur région d'origine, l'Éthiopie. Une légende populaire attribue sa découverte à un gardien de chèvre nommé Kaldi, qui observa que ses chèvres devenaient euphoriques et restaient éveillées la nuit après avoir brouté des caféiers. Essayant à son tour les baies que les chèvres avaient consommées, il ressentit la même vitalité. En 1587, Malaye Jaziri retrace dans un ouvrage l'histoire et les controverses sur le café, intitulé « Undat al safwa fi hill al-qahwa ». Jaziri y relate qu'un cheikh, Jamal-al-Din al-Dhabhani, mufti d'Aden, fut le premier à adopter l'usage du café en 1454, et qu'au , les soufis du Yémen utilisaient couramment du café pour rester éveillés pendant les prières.