คาเฟอีน

ข้อมูลทางคลินิก
การออกเสียง	/ k æ ˈ f iː n , ˈ k æ f iː n /
ชื่ออื่นๆ	กัวรานีนเมทิลธีโอโบรมีน1,3,7-ไตรเมทิลแซนทีน7-เมทิลธีโอฟิลลีน[ 1 ]ธีอีน
AHFS / Drugs.com	เอกสาร
ข้อมูลใบอนุญาต	เว็บไซต์ DailyMed ของสหรัฐอเมริกา : คาเฟอีน
หมวดหมู่การตั้งครรภ์	AU : A
ความรับผิดจากการพึ่งพา	ทางกายภาพ : ต่ำถึงปานกลาง (9–30%) [ 2 ]ทางจิตวิทยา : ต่ำถึงปานกลาง[ 3 ]
ความรับผิดต่อการเสพติด	ไม่มี[ 4 ] [ 5 ]
ช่องทางการบริหาร ยา	วิธีใช้ทั่วไป: รับประทานทางปากวิธีใช้ทางการแพทย์: ฉีดเข้าเส้นเลือด วิธีใช้ไม่ทั่วไป: สูดดม , ทางทวารหนัก , ทางผิวหนัง , ทา เฉพาะที่ , ทางช่องปาก , ใต้ลิ้น
ประเภทของยา	สารกระตุ้น ; สารอะดีโนซิเนอร์จิก ; สารกระตุ้นการเจริญพันธุ์ ; สารบำรุงสมอง ; สารลดความวิตกกังวล ; สารกระตุ้น ประสาท ; สารยับยั้ง PDE ; ยาขับปัสสาวะ
รหัส ATC	N06BC01 ( WHO ) D11AX26 ( WHO ), V04CG30 ( WHO )
สถานะทางกฎหมาย
สถานะทางกฎหมาย	AU :ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า BR : ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า CA : ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า DE : ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า นิวซีแลนด์ : ไม่มีกำหนดการ สหราชอาณาจักร : รายการขายทั่วไป (GSL, OTC) สหรัฐอเมริกา :ไม่มีกำหนดการ UN :ไม่ระบุตารางเวลา CN : OTC โดยทั่วไปแล้วถูกต้องตามกฎหมายสำหรับการใช้งานทุกประเภท
ข้อมูลเภสัชจลนศาสตร์
การดูดซึมทางชีวภาพ	99% [ 6 ]
การจับโปรตีน	10–36% [ 7 ]
การเผาผลาญ	หลัก: CYP1A2 [ 7 ]รอง: CYP2E1 , [ 7 ] CYP3A4 , [ 7 ] CYP2C8 , [ 7 ] CYP2C9 [ 7 ]
สารเมตาบอไลต์	พาราแซนทีน 84% ธีโอโบรมีน 12% ธีโอฟิลลีน 4%
เริ่มออกฤทธิ์	45 นาที–1 ชั่วโมง[ 6 ] [ 8 ]
ครึ่งชีวิตการกำจัด	ผู้ใหญ่: 3–7 ชั่วโมง[ 7 ]ทารก (ครบกำหนด): 8 ชั่วโมง[ 7 ]ทารก (คลอดก่อนกำหนด): 100 ชั่วโมง[ 7 ]
ระยะเวลาการออกฤทธิ์	3–4 ชั่วโมง[ 6 ]
การขับถ่าย	ปัสสาวะ (100%)
ตัวระบุ
ชื่อ IUPAC 1,3,7-ไตรเมทิล-3,7-ไดไฮโดร-1 H -พิวรีน-2,6-ไดโอน
หมายเลข CAS	58-08-2
PubChem CID	2519
ไออูฟาร์/บีพีเอส	407
ดรักแบงค์	DB00201
เคมสไปเดอร์	2424
มหาวิทยาลัย	3G6A5W338E
เคกก์	D00528
ชอีบี	เชบี:27732
เคมีเอ็มบีแอล	เคมีเอ็มบีแอล113
NIAID ChemDB	ไม่มี
ลิแกนด์ PDB	CFF ( PDBe , RCSB PDB )
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID0020232
บัตรข้อมูล ECHA	100,000.329
ข้อมูลทางเคมีและทางกายภาพ
สูตร	C 8 H 10 N 4 O 2
มวลโมลาร์	194.194  กรัม·โมล−1
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
ความหนาแน่น	1.23 กรัม/ซม³
จุดหลอมเหลว	235 ถึง 238 °C (455 ถึง 460 °F) (ปราศจากน้ำ) [ 9 ] [ 1 ]
รอยยิ้ม CN1C=NC2=C1C(=O)N(C(=O)N2C)C
อินชิ InChI=1S/C8H10N4O2/c1-10-4-9-6-5(10)7(13)12(3)8(14)11(6)2/h4H,1-3H3 คีย์: RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N
หน้าข้อมูล
คาเฟอีน (หน้าข้อมูล)

คาเฟอีนเป็นสารกระตุ้นระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ในกลุ่มเมทิลแซนทีนและเป็นสารออกฤทธิ์ต่อจิตประสาท ที่บริโภคกันมากที่สุดทั่วโลก ^{[ 10 ] [ 11 ]}โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อ คุณสมบัติในการกระตุ้น ให้ตื่นตัว ( eugeroic ) เพิ่มประสิทธิภาพทางกายภาพ ( ergogenic ) หรือ เพิ่มประสิทธิภาพการรับรู้ ( nootropic ) นอกจากนี้ยังใช้เพื่อความบันเทิงหรือในสังคม^{[ 12 ] [ 13 ]}คาเฟอีนออกฤทธิ์โดยการปิดกั้นการจับของอะดีโนซีน ที่ตัว รับอะดีโนซีนหลายชนิดยับยั้ง ผล กดประสาท ส่วนกลาง ของอะดีโนซีน และเพิ่มการปล่อยอะเซทิลโคลีน [ ^{14 ] คาเฟ}อีนมีโครงสร้างสามมิติคล้ายกับอะดีโนซีน ซึ่งทำให้สามารถจับและปิดกั้นตัวรับของอะดีโนซีนได้^{[ 15 ]}คาเฟอีนยังเพิ่ม ระดับไซ คลิก AMPผ่านการยับยั้งฟอสโฟไดเอสเตอเรส แบบไม่จำเพาะ เพิ่มการปล่อยแคลเซียมจากแหล่งเก็บภายในเซลล์ และต่อต้านตัวรับ GABAแม้ว่ากลไกเหล่านี้มักจะเกิดขึ้นที่ความเข้มข้นเกินกว่าการบริโภคของมนุษย์ปกติ^{[ 11 ] [ 16 ]}

คาเฟอีนเป็นพิวรีน ผลึกสีขาวรสขม เป็น อัลคาลอยด์เมทิล แซนทีน และมีความสัมพันธ์ทางเคมีกับเบส อะ ดีนีนและกัวนีน ของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) และกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) พบได้ในเมล็ด ผลไม้ ถั่ว หรือใบของพืชหลายชนิดที่มีถิ่นกำเนิดในแอฟริกาเอเชียตะวันออกและอเมริกาใต้^{[ 17 ]}และช่วยปกป้องพืชเหล่านั้นจากสัตว์กินพืชและการแข่งขันโดยการป้องกันการงอกของเมล็ดพืชที่อยู่ใกล้เคียง^{[ 18 ]}รวมถึงกระตุ้นให้สัตว์บางชนิด เช่นผึ้งบริโภค [ ^{19 ] แหล่ง}ที่มาของคาเฟอีนที่มนุษย์บริโภคได้ทั่วไปคือ ใบ ชาของ ต้น Camellia sinensisและเมล็ดกาแฟซึ่งเป็นเมล็ดของ ต้น Coffeaบางคนดื่มเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนเพื่อบรรเทาหรือป้องกันอาการง่วงนอนและเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสมอง ในการทำเครื่องดื่มเหล่านี้ คาเฟอีนจะถูกสกัดโดยการแช่ผลิตภัณฑ์จากพืชในน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการแช่เครื่องดื่มที่มีคาเฟอีน เช่น ชากาแฟและโคล่าถูกบริโภคทั่วโลกในปริมาณมาก ในปี 2020 มีการบริโภคเมล็ดกาแฟทั่วโลกเกือบ 10 ล้านตัน^{[ 20 ]} คาเฟอีนเป็น ยาออกฤทธิ์ต่อจิตประสาท ที่บริโภคกันอย่างแพร่หลายที่สุด ในโลก^{[ 21 ] [ 22 ]}แตกต่างจากสารออกฤทธิ์ต่อจิตประสาทอื่นๆ ส่วนใหญ่ คาเฟอีนยังคงไม่ได้รับการควบคุมและถูกกฎหมายในเกือบทุกส่วนของโลก^{[ 23 ]}คาเฟอีนได้รับการยอมรับทางสังคมในวัฒนธรรมส่วนใหญ่และได้รับการส่งเสริมในบางวัฒนธรรม

คาเฟอีนมีทั้งผลดีและผลเสียต่อสุขภาพสามารถรักษาและป้องกันความผิดปกติของการหายใจในทารกคลอดก่อนกำหนด เช่น โรคหลอดลมปอดผิดปกติในทารกคลอดก่อนกำหนด และภาวะหยุดหายใจในทารกคลอด ก่อนกำหนด คาเฟอีนซิเตรตอยู่ในรายชื่อยาจำเป็นขององค์การอนามัยโลก [ ^{24 ] อาจ}มีผลในการป้องกันโรคบางชนิดได้เล็กน้อย^{[ 25 ]}รวมถึงโรคพาร์กินสัน [ ^{26 ] คาเฟ}อีนสามารถปรับปรุงเวลาตอบสนองและความแม่นยำสำหรับงานด้านการรับรู้ ได้อย่างเฉียบพลัน ^{[ 27 ]}บางคนอาจมีอาการนอนไม่หลับหรือวิตกกังวลหากบริโภคคาเฟอีน^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}แต่บางคนก็แทบไม่มีอาการใดๆ หลักฐานเกี่ยวกับความเสี่ยงในระหว่างตั้งครรภ์ยังไม่ชัดเจน หน่วยงานบางแห่งแนะนำให้หญิงตั้งครรภ์จำกัดปริมาณคาเฟอีนไม่เกิน 2 ถ้วยกาแฟต่อวัน^{[ 31 ] [ 32 ]} คาเฟอีนสามารถทำให้เกิด การพึ่งพายาในระดับอ่อนๆ ซึ่งเกี่ยวข้องกับอาการถอนยาเช่น ง่วงนอน ปวดหัว และหงุดหงิด เมื่อบุคคลหยุดใช้คาเฟอีนหลังจากรับประทานซ้ำทุกวัน^{[ 33 ] [ 34 ] [ 3 ]}ความทนทานต่อผลกระทบต่อระบบประสาทอัตโนมัติ (ความดันโลหิต อัตราการเต้นของหัวใจ ความกระวนกระวาย) และประโยชน์ในการตื่นตัว/ความระมัดระวังจะเกิดขึ้นเมื่อใช้เป็นประจำ การได้รับคาเฟอีนเรื้อรังจะเพิ่มการทำงานของตัวรับอะดีโนซีน ทำให้ระดับความพยายามในการให้ความสนใจเพิ่มสูงขึ้น แม้แต่กับงานที่น่าเบื่อหรือเคยสนุกสนานมาก่อน เนื่องจากผู้ใช้เป็นประจำจะทำงานจากระดับการกระตุ้นที่ลดลง^{[ 35 ] [ 36 ]}

องค์การอาหารและยา ของสหรัฐอเมริกา (FDA) จัดประเภทคาเฟอีนว่าปลอดภัยโดยทั่วไปปริมาณที่เป็นอันตรายถึงชีวิต ซึ่งเกิน 10 กรัมต่อวันสำหรับผู้ใหญ่ สูงกว่าปริมาณทั่วไปที่ต่ำกว่า 500 มิลลิกรัมต่อวันมาก^{[ 37 ]}หน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารของยุโรปรายงานว่าคาเฟอีนมากถึง 400 มิลลิกรัมต่อวัน (ประมาณ 5.7 มิลลิกรัม/กิโลกรัมของมวลร่างกายต่อวัน) ไม่ก่อให้เกิดความกังวลด้านความปลอดภัยสำหรับผู้ใหญ่ที่ไม่ตั้งครรภ์ ในขณะที่การบริโภคมากถึง 200 มิลลิกรัมต่อวันสำหรับหญิงตั้งครรภ์และให้นมบุตรไม่ก่อให้เกิดความกังวลด้านความปลอดภัยสำหรับทารกในครรภ์หรือทารกที่ได้รับนมแม่^{[ 38 ]}กาแฟ 6 ออนซ์หนึ่งถ้วยโดยทั่วไปมีคาเฟอีน 50–175 มิลลิกรัม ขึ้นอยู่กับ "เมล็ด" ที่ใช้ (และปริมาณ) วิธีการคั่ว และวิธีการเตรียม (เช่นดริป เพอร์โคเลชั่นหรือเอสเปรสโซ ) ^{[ 39 ]}ดังนั้นโดยประมาณแล้วต้องดื่มกาแฟธรรมดา 50–100 แก้วจึงจะถึงปริมาณที่ทำให้เสียชีวิตได้ อย่างไรก็ตาม คาเฟอีนผงบริสุทธิ์ซึ่งมีจำหน่ายเป็นอาหารเสริมสามารถเป็นอันตรายถึงชีวิตได้แม้ในปริมาณเพียงช้อนโต๊ะ

คาเฟอีนถูกนำมาใช้ทั้งในการป้องกัน^{[ 40 ]}และการรักษา^{[ 41 ]}ภาวะหลอดลมและปอดผิด ปกติ ใน ทารก คลอดก่อนกำหนดอาจช่วยเพิ่มน้ำหนักตัวระหว่างการรักษา^{[ 42 ]}และลดอุบัติการณ์ของโรคอัมพาตสมองรวมถึงลดความล่าช้าทางภาษาและการรับรู้^{[ 43 ] [ 44 ]}ในทางกลับกัน อาจมีผลข้างเคียงเล็กน้อยในระยะยาว^{[ 45 ]}

คาเฟอีนถูกใช้เป็นวิธีการรักษาหลักสำหรับภาวะหยุดหายใจในทารกแรกเกิด [ ^{46 ]}แต่ไม่ใช่การป้องกัน^{[ 47 ] [ 48 ]}นอกจากนี้ยังใช้ในการรักษา ภาวะความ ^ดันโลหิตต่ำขณะยืน^{[ 49 ] [ 48 ] [ 50 ]}

บางคนใช้เครื่องดื่มที่มีคาเฟอีน เช่น กาแฟหรือชา เพื่อพยายามรักษาโรคหอบหืดหลักฐานสนับสนุนการปฏิบัติเช่นนี้มีน้อย^{[ 51 ]}ดูเหมือนว่าคาเฟอีนในปริมาณน้อยจะช่วยปรับปรุงการทำงานของทางเดินหายใจในผู้ที่เป็นโรคหอบหืด โดยเพิ่มปริมาตรการหายใจออกอย่างแรง (FEV1) ได้ 5% ถึง 18% นานถึงสี่ชั่วโมง^{[ 52 ]}

การเพิ่มคาเฟอีน (100–130 มก.) ลงในยาแก้ปวดที่แพทย์สั่งจ่ายทั่วไป เช่นพาราเซตามอลหรือไอบูโพรเฟนช่วยเพิ่มสัดส่วนของผู้ที่ได้รับบรรเทาอาการปวดได้ เล็กน้อย ^{[ 53 ]}

การบริโภคคาเฟอีนหลังการผ่าตัดช่องท้องจะทำให้ระยะเวลาในการฟื้นตัวของการทำงานของลำไส้กลับสู่ภาวะปกติสั้นลง และระยะเวลาการพักรักษาตัวในโรงพยาบาลก็สั้นลงด้วย^{[ 54 ]}

คาเฟอีนเคยถูกใช้เป็นยาทางเลือกที่สองในการรักษาADHDถือว่ามีประสิทธิภาพน้อยกว่าเมทิลเฟนิเดตหรือแอมเฟตามีนแต่มีประสิทธิภาพมากกว่ายาหลอกสำหรับเด็กที่เป็น ADHD ^{[ 55 ] [ 56 ]}เด็ก วัยรุ่น และผู้ใหญ่ที่เป็น ADHD มีแนวโน้มที่จะบริโภคคาเฟอีนมากขึ้น อาจเป็นในรูปแบบของการรักษาตัวเอง^{[ 56 ] [ 57 ]}

คาเฟอีนเป็น สารกระตุ้น ระบบประสาทส่วนกลางที่อาจช่วยลดความเหนื่อยล้าและอาการง่วงนอนได้^{[ 10 ]}ในปริมาณปกติ คาเฟอีนมีผลต่อการเรียนรู้และความจำ ที่แตกต่างกัน แต่โดยทั่วไปจะช่วยปรับปรุงเวลาตอบสนองความตื่นตัวสมาธิและการประสานงานของกล้ามเนื้อ^{[ 58 ] [ 59 ]}ปริมาณคาเฟอีนที่จำเป็นในการทำให้เกิดผลเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล ขึ้นอยู่กับขนาดร่างกายและระดับความทนทาน^{[ 58 ]}ผลที่ต้องการจะเกิดขึ้นประมาณหนึ่งชั่วโมงหลังจากการบริโภค และผลที่ต้องการจากปริมาณปานกลางมักจะลดลงหลังจากประมาณสามหรือสี่ชั่วโมง^{[ 6 ]}

คาเฟอีนสามารถชะลอหรือป้องกันการนอนหลับและช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานระหว่างการนอนหลับไม่เพียงพอ^{[ 60 ]}พนักงานกะที่ใช้คาเฟอีนจะทำผิดพลาดน้อยลงซึ่งอาจเกิดจากอาการง่วงนอน^{[ 61 ]}

คาเฟอีนในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มความตื่นตัวในทั้งผู้ที่เหนื่อยล้าและบุคคลปกติ^{[ 62 ]}

การทบทวนอย่างเป็นระบบและการวิเคราะห์เมตาจากปี 2014 พบว่าการใช้คาเฟอีนและแอล -ธีอะนีน พร้อมกัน มีผลทางจิตประสาทแบบเสริมฤทธิ์กันที่ส่งเสริมความตื่นตัว ความสนใจ และการสลับงานโดยผลเหล่านี้จะเด่นชัดที่สุดในช่วงชั่วโมงแรกหลังรับประทานยา^{[ 12 ]}

การทบทวนอย่างเป็นระบบและการวิเคราะห์เมตาในปี 2025 พบว่าการบริโภคคาเฟอีนแบบเฉียบพลันสามารถปรับปรุงเวลาตอบสนองและความแม่นยำสำหรับงานด้านการรับรู้ ปริมาณที่เพิ่มขึ้นสามารถปรับปรุงเวลาตอบสนองได้ดียิ่งขึ้น แต่จะทำให้ความแม่นยำลดลงหลังจากถึงเกณฑ์การบริโภคที่กำหนด^{[ 27 ]}

อย่างไรก็ตาม ในผู้ใช้ที่ติดยาเป็นประจำ ความทนทานจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว การรับรู้ถึงความสนใจและความตื่นตัวที่เพิ่มขึ้นหลังจากการงดใช้ยาข้ามคืนส่วนใหญ่จะย้อนกลับภาวะขาดดุลเล็กน้อยจากการถอนยา (ความเหนื่อยล้า สมาธิลดลง) มากกว่าที่จะยกระดับประสิทธิภาพให้สูงกว่าระดับพื้นฐานที่ไม่ติดยาอย่างแท้จริง ซึ่งสอดคล้องกับสมมติฐานการย้อนกลับของการถอนยา^{[ 63 ] [ 64 ]}

คาเฟอีนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นสารช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในมนุษย์ คาเฟอีนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกีฬาใน สภาวะ แอโรบิก (โดยเฉพาะกีฬาประเภทความอดทน ) และ แอนแอ โรบิกคาเฟอีนในปริมาณปานกลาง (ประมาณ 5 มก./กก.) ^{[ 65 ]}สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการวิ่งเร็ว^{[ 66 ]}ประสิทธิภาพการปั่นจักรยานและการวิ่งทดสอบเวลา ความอดทน (เช่น ช่วยชะลอการเกิดอาการเมื่อยล้าของกล้ามเนื้อและความเมื่อยล้าจากส่วนกลาง ) ^{[ 65 ] [ 67 ] [ 68 ]}และกำลังในการปั่นจักรยาน^{[ 65 ]}คาเฟอีนช่วยเพิ่มอัตราการเผาผลาญพื้นฐานในผู้ใหญ่^{[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]}การบริโภคคาเฟอีนก่อนออกกำลังกายแบบแอโรบิกจะช่วยเพิ่มการเผาผลาญไขมัน โดยเฉพาะในบุคคลที่มีสมรรถภาพทางกายต่ำ^{[ 72 ]}

คาเฟอีนช่วยเพิ่มความแข็งแรงและกำลังของกล้ามเนื้อ^{[ 73 ]}และอาจช่วยเพิ่มความทนทานของกล้ามเนื้อ^{[ 74 ]}คาเฟอีนยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทดสอบแบบไม่ใช้ออกซิเจน^{[ 75 ]}การบริโภคคาเฟอีนก่อนการออกกำลังกายแบบคงที่สัมพันธ์กับการลดความรู้สึกเหนื่อยล้า แม้ว่าผลกระทบนี้จะไม่เกิดขึ้นระหว่างการออกกำลังกายจนหมดแรง แต่ประสิทธิภาพจะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งสอดคล้องกับการที่คาเฟอีนช่วยลดความรู้สึกเหนื่อยล้า เนื่องจากการออกกำลังกายจนหมดแรงควรสิ้นสุดที่จุดความเหนื่อยล้าเดียวกัน^{[ 76 ]}คาเฟอีนยังช่วยเพิ่มกำลังและลดเวลาในการทำเสร็จในการทดสอบเวลาแบบแอโรบิก^{[ 77 ]}ซึ่งเป็นผลในเชิงบวก (แต่ไม่เฉพาะเจาะจง) ที่เกี่ยวข้องกับการออกกำลังกายที่มีระยะเวลานานขึ้น^{[ 78 ]}

สำหรับประชากรทั่วไปที่เป็นผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีHealth Canadaแนะนำให้บริโภคไม่เกิน 400 มิลลิกรัมต่อวัน^{[ 79 ]}ขีดจำกัดนี้พบว่าปลอดภัยจากการทบทวนอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับพิษวิทยาของคาเฟอีนในปี 2017 ^{[ 80 ]}

ในเด็กที่มีสุขภาพดี การบริโภคคาเฟอีนในปริมาณปานกลางต่ำกว่า 400 มิลลิกรัม จะส่งผลกระทบที่ "ไม่รุนแรงและโดยทั่วไปไม่เป็นอันตราย" ^{[ 57 ] [ 81 ]}ทารกอายุเพียงหกเดือนก็สามารถเผาผลาญคาเฟอีนได้ในอัตราเดียวกับผู้ใหญ่^{[ 82 ]}การบริโภคคาเฟอีนในปริมาณสูง (>400 มิลลิกรัม) อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกาย จิตใจ และพฤติกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเด็กที่มีภาวะทางจิตเวชหรือหัวใจ^{[ 57 ]}ไม่มีหลักฐานว่ากาแฟทำให้การเจริญเติบโตของเด็กหยุดชะงัก^{[ 83 ]}สมาคมกุมารเวชศาสตร์แห่งอเมริกาแนะนำว่าการบริโภคคาเฟอีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของเครื่องดื่มชูกำลังและเครื่องดื่มกีฬา ไม่เหมาะสมสำหรับเด็กอายุต่ำกว่า 18 ปี และควรหลีกเลี่ยง^{[ 84 ]}ข้อแนะนำนี้อ้างอิงจากรายงานทางคลินิกที่เผยแพร่โดย American Academy of Pediatrics ในปี 2011 โดยมีการทบทวนเอกสาร 45 ฉบับตั้งแต่ปี 1994 ถึง 2011 และรวมถึงข้อมูลจากผู้มีส่วนได้ส่วนเสียต่างๆ (กุมารแพทย์ คณะกรรมการด้านโภชนาการ สมาคมกุมารแพทย์แห่งแคนาดาศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค สำนักงานคณะ กรรมการอาหารและยาคณะกรรมการเวชศาสตร์การกีฬาและฟิตเนส สหพันธ์โรงเรียนมัธยมแห่งชาติ) ^{[ 84 ]}สำหรับเด็กอายุ 12 ปีและต่ำกว่าHealth Canadaแนะนำปริมาณคาเฟอีนสูงสุดต่อวันไม่เกิน 2.5 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมของน้ำหนักตัว โดยอิงจากน้ำหนักตัวเฉลี่ยของเด็ก จะได้ปริมาณการบริโภคตามช่วงอายุดังนี้: ^{[ 79 ]}

กระทรวงสาธารณสุขแคนาดายังไม่ได้พัฒนาคำแนะนำสำหรับวัยรุ่นเนื่องจากข้อมูลไม่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม พวกเขาแนะนำว่าปริมาณคาเฟอีนที่บริโภคต่อวันสำหรับกลุ่มอายุนี้ไม่ควรเกิน 2.5 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว เนื่องจากปริมาณคาเฟอีนสูงสุดสำหรับผู้ใหญ่อาจไม่เหมาะสมสำหรับวัยรุ่นที่มีน้ำหนักตัวน้อยหรือวัยรุ่นที่อายุน้อยกว่าซึ่งยังคงเจริญเติบโตอยู่ ปริมาณ 2.5 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัวต่อวันจะไม่ก่อให้เกิดผลเสียต่อสุขภาพในวัยรุ่นส่วนใหญ่ที่บริโภคคาเฟอีน นี่เป็นคำแนะนำแบบอนุรักษ์นิยม เนื่องจากวัยรุ่นที่มีอายุมากกว่าและน้ำหนักตัวมากกว่าอาจสามารถบริโภคคาเฟอีนในปริมาณของผู้ใหญ่ได้โดยไม่เกิดผลเสียใดๆ^{[ 79 ]}

การเผาผลาญคาเฟอีนจะลดลงในระหว่างตั้งครรภ์ โดยเฉพาะในไตรมาสที่สาม และครึ่งชีวิตของคาเฟอีนในระหว่างตั้งครรภ์อาจเพิ่มขึ้นได้ถึง 15 ชั่วโมง (เมื่อเทียบกับ 2.5 ถึง 4.5 ชั่วโมงในผู้ใหญ่ที่ไม่ตั้งครรภ์) ^{[ 85 ]}หลักฐานเกี่ยวกับผลกระทบของคาเฟอีนต่อการตั้งครรภ์และการให้นมบุตรยังไม่ชัดเจน มีคำแนะนำเบื้องต้นและรองที่จำกัดเกี่ยวกับการใช้คาเฟอีนในระหว่างตั้งครรภ์และผลกระทบต่อทารกในครรภ์หรือทารกแรกเกิด^{[ 31 ]}

สำนักงานมาตรฐานอาหารแห่งสหราชอาณาจักรแนะนำว่าสตรีมีครรภ์ควรจำกัดปริมาณการบริโภคคาเฟอีนให้น้อยกว่า 200 มิลลิกรัมต่อวัน เพื่อความปลอดภัย ซึ่งเทียบเท่ากับกาแฟสำเร็จรูป 2 ถ้วย หรือกาแฟสด 1.5 ถึง 2 ถ้วย^{[ 86 ]}สมาคมสูตินรีแพทย์แห่งอเมริกา (ACOG) สรุปในปี 2010 ว่าการบริโภคคาเฟอีนในปริมาณไม่เกิน 200 มิลลิกรัมต่อวันมีความปลอดภัยสำหรับสตรีมีครรภ์^{[ 32 ]}สำหรับสตรีที่ให้นมบุตร ตั้งครรภ์ หรืออาจตั้งครรภ์ กระทรวงสาธารณสุขแคนาดาแนะนำปริมาณคาเฟอีนสูงสุดต่อวันไม่เกิน 300 มิลลิกรัม หรือกาแฟขนาด 8 ออนซ์ (237 มิลลิลิตร) ประมาณ 2 ถ้วย^{[ 79 ]}การทบทวนอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับพิษวิทยาของคาเฟอีนในปี 2017 พบหลักฐานสนับสนุนว่าการบริโภคคาเฟอีนไม่เกิน 300 มิลลิกรัมต่อวันสำหรับสตรีมีครรภ์โดยทั่วไปไม่เกี่ยวข้องกับผลกระทบด้านลบต่อระบบสืบพันธุ์หรือพัฒนาการ^{[ 80 ]}

มีรายงานที่ขัดแย้งกันในเอกสารทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการใช้คาเฟอีนในระหว่างตั้งครรภ์^{[ 87 ]}การทบทวนในปี 2011 พบว่าคาเฟอีนในระหว่างตั้งครรภ์ดูเหมือนจะไม่เพิ่มความเสี่ยงต่อความผิดปกติแต่ กำเนิด การแท้งบุตรหรือการเจริญเติบโตช้าแม้ว่าจะบริโภคในปริมาณปานกลางถึงสูงก็ตาม^{[ 88 ]}การทบทวนอื่นๆ สรุปว่ามีหลักฐานบางอย่างที่บ่งชี้ว่าการบริโภคคาเฟอีนในปริมาณสูงของหญิงตั้งครรภ์อาจเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่สูงขึ้นในการให้กำเนิดทารกน้ำหนักแรกเกิดต่ำ^{[ 89 ]}และอาจเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงที่สูงขึ้นของการแท้งบุตร^{[ 90 ]}การวิเคราะห์แบบเมตาพบความสัมพันธ์ระหว่างโรคอ้วนในวัยเด็กกับการบริโภคคาเฟอีนของมารดาในระหว่างตั้งครรภ์^{[ 91 ]}การทบทวนอย่างเป็นระบบได้วิเคราะห์ผลการศึกษาเชิงสังเกต และพบว่าผู้หญิงที่บริโภคคาเฟอีนในปริมาณมาก (มากกว่า 300 มก./วัน) ก่อนตั้งครรภ์อาจมีความเสี่ยงสูงขึ้นที่จะประสบกับการแท้งบุตร^{[ 92 ]}

คาเฟอีนในกาแฟและเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีน อื่นๆ สามารถส่งผลต่อการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหารและการหลั่งกรดในกระเพาะอาหาร ได้ ^{[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]}ในสตรีวัยหมดประจำเดือน การบริโภคคาเฟอีนในปริมาณสูงสามารถเร่งการสูญเสียมวลกระดูกได้^{[ 96 ] [ 97 ]}คาเฟอีน ร่วมกับปัจจัยอื่นๆ เช่น ความเครียดและความเหนื่อยล้า ยังสามารถเพิ่มแรงดันในกล้ามเนื้อต่างๆ รวมถึงเปลือกตาได้ อีกด้วย ^{[ 98 ]}

การบริโภคคาเฟอีนในปริมาณมากอย่างเฉียบพลัน (อย่างน้อย 250–300 มิลลิกรัม เทียบเท่ากับปริมาณที่พบในกาแฟ 2–3 ถ้วย หรือชา 5–8 ถ้วย) ส่งผลให้ปริมาณปัสสาวะเพิ่มขึ้นในระยะสั้นในบุคคลที่งดคาเฟอีนเป็นเวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์^{[ 99 ]}การเพิ่มขึ้นนี้เกิดจากทั้งการขับปัสสาวะ (การเพิ่มขึ้นของการขับน้ำ) และการขับโซเดียม (การเพิ่มขึ้นของการขับเกลือ) โดยมีกลไกผ่านการปิดกั้นตัวรับอะดีโนซีนในท่อไตส่วนต้น^{[ 100 ]}การเพิ่มขึ้นของปริมาณปัสสาวะอย่างเฉียบพลันอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อภาวะขาดน้ำอย่างไรก็ตาม ผู้ที่ใช้คาเฟอีนเป็นประจำจะเกิดความทนทานต่อผลกระทบนี้และจะไม่พบการเพิ่มขึ้นของปริมาณปัสสาวะ^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]}

อาการไม่พึงประสงค์เล็กน้อยจากการบริโภคคาเฟอีนที่ไม่รุนแรงพอที่จะต้องได้รับการวินิจฉัยทางจิตเวชเป็นเรื่องปกติ และรวมถึงความวิตกกังวลเล็กน้อย อาการกระสับกระส่าย นอนไม่หลับ นอนหลับยากขึ้น และการประสานงานของร่างกายลดลง^{[ 58 ] [ 105 ]}คาเฟอีนอาจส่งผลเสียต่อ ความผิด ปกติทางวิตกกังวล^{[ 106 ]}จากการทบทวนวรรณกรรมในปี 2011 การใช้คาเฟอีนอาจทำให้เกิดความวิตกกังวลและโรคตื่นตระหนกในผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน [ ^{107 ] ใน}ปริมาณสูง โดยทั่วไปมากกว่า 300 ถึง 400 มิลลิกรัม คาเฟอีนสามารถทำให้เกิดและทำให้ความวิตกกังวลแย่ลงได้^{[ 108 ] [ 29 ]}สำหรับบางคน การหยุดใช้คาเฟอีนสามารถลดความวิตกกังวลได้อย่างมาก^{[ 109 ]}

คาเฟอีนในปริมาณปานกลางมีความเกี่ยวข้องกับการลดอาการซึมเศร้าและลดความเสี่ยงต่อการฆ่าตัวตาย^{[ 110 ]}บทวิจารณ์สองฉบับระบุว่าการบริโภคกาแฟและคาเฟอีนที่เพิ่มขึ้นอาจช่วยลดความเสี่ยงต่อภาวะซึมเศร้าได้^{[ 111 ] [ 112 ]}

ตำราเรียนบางเล่มระบุว่าคาเฟอีนเป็นสารที่ทำให้รู้สึกเคลิบเคลิ้ม เล็กน้อย [ ^{113 ] [ 114 ] [ 115 ]}ในขณะที่ตำราเรียนอื่นๆ ระบุว่าไม่ใช่สารที่ทำให้รู้สึก^{เคลิบเคลิ้ม[ 116 ] [ 117 ]}

ความผิดปกติทางวิตกกังวลที่เกิดจากคาเฟอีนเป็นกลุ่มย่อยของ การวินิจฉัย DSM-5ของความผิดปกติทางวิตกกังวลที่เกิดจากสาร/ยา^{[ 118 ]}

การที่คาเฟอีนจะส่งผลให้เกิดความผิดปกติจากการเสพติดได้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับว่านิยามของการเสพติดคืออะไร การบริโภคคาเฟอีนอย่างต่อเนื่องภายใต้สถานการณ์ใดๆ ก็ตามยังไม่เคยพบเห็น และโดยทั่วไปแล้วคาเฟอีนจึงไม่ถือว่าเป็นสารเสพติด^{[ 119 ]}แหล่งข้อมูลการวินิจฉัยบางแหล่ง เช่นICD-9และICD-10ได้รวมการจำแนกประเภทของการเสพติดคาเฟอีนไว้ภายใต้แบบจำลองการวินิจฉัยที่กว้างขึ้น^{[ 120 ]}

คาเฟอีนดูเหมือนจะไม่ใช่สิ่งกระตุ้นที่เสริมแรง และอาจเกิดความรู้สึกไม่ชอบได้ในระดับหนึ่ง โดยผู้คนมักชอบยาหลอกมากกว่าคาเฟอีน ในการศึกษาเกี่ยวกับความเสี่ยงต่อการใช้ยาในทางที่ผิดซึ่งตีพิมพ์ในเอกสารวิจัยของ NIDA ^{[ 121 ]}บางคนระบุว่างานวิจัยไม่ได้ให้การสนับสนุนกลไกทางชีวเคมีพื้นฐานสำหรับการเสพติดคาเฟอีน^{[ 33 ] [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}งานวิจัยอื่น ๆ ระบุว่าคาเฟอีนสามารถส่งผลต่อระบบการให้รางวัลได้^{[ 125 ]}

"การเสพติดคาเฟอีน" ถูกเพิ่มเข้าไปใน ICD-9 และ ICD-10 อย่างไรก็ตาม การเพิ่มนี้ถูกโต้แย้งโดยอ้างว่าแบบจำลองการวินิจฉัยการเสพติดคาเฟอีนนี้ไม่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐาน^{[ 33 ] [ 126 ] [ 127 ]} DSM-5ของสมาคมจิตแพทย์อเมริกันไม่ได้รวมการวินิจฉัยการเสพติดคาเฟอีนไว้ แต่เสนอเกณฑ์สำหรับความผิดปกตินี้เพื่อการศึกษาเพิ่มเติม^{[ 118 ] [ 128 ]}ณ ปี 2021 องค์การอนามัยโลกไม่ได้จัดประเภทคาเฟอีนเป็นสารเสพติด^{[ 4 ]}

อาการถอนคาเฟอีนอาจทำให้เกิดความไม่สบายหรือความบกพร่องในการทำงานประจำวันตั้งแต่ระดับเล็กน้อยไปจนถึงระดับที่มีนัยสำคัญทางคลินิก ความถี่ของการเกิดอาการนี้ถูกรายงานด้วยตนเองที่ 11% แต่ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ มีเพียงครึ่งหนึ่งของผู้ที่รายงานอาการถอนเท่านั้นที่ประสบกับอาการดังกล่าวจริง ๆ ซึ่งทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับข้ออ้างเรื่องการพึ่งพาคาเฟอีนหลายประการ^{[ 125 ]}การพึ่งพาทางกายภาพเล็กน้อยและอาการถอนอาจเกิดขึ้นเมื่อหยุดดื่มคาเฟอีนมากกว่า 100 มิลลิกรัมต่อวัน แม้ว่าอาการเหล่านี้จะคงอยู่ไม่เกินหนึ่งวัน^{[ 33 ]}อาการบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการพึ่งพาทางจิตใจอาจเกิดขึ้นระหว่างการถอนด้วย^{[ 3 ]}เกณฑ์การวินิจฉัยอาการถอนคาเฟอีนกำหนดให้ต้องใช้คาเฟอีนในปริมาณมากเป็นประจำทุกวันก่อนหน้านี้ หลังจากลดการบริโภคลงอย่างเห็นได้ชัดเป็นเวลา 24 ชั่วโมง จะต้องมีสัญญาณหรืออาการอย่างน้อย 3 อย่างต่อไปนี้จึงจะตรงตามเกณฑ์การถอน: สมาธิสั้น (สะท้อนถึงการกลับกันของสภาวะที่ปรับตัวทางระบบประสาทแล้ว) อารมณ์ ซึมเศร้า / หงุดหงิดอาการคล้ายไข้หวัดปวดศีรษะและอ่อนเพลียนอกจากนี้ สัญญาณและอาการจะต้องรบกวนการทำงานในด้านสำคัญ ๆ และไม่เกี่ยวข้องกับผลกระทบของภาวะอื่น^{[ 129 ]}

ICD-11 รวมถึงการพึ่งพาคาเฟอีนเป็นหมวดหมู่การวินิจฉัยที่แยกต่างหาก ซึ่งสะท้อนเกณฑ์ที่เสนอโดยDSM-5 สำหรับ "ความผิดปกติจากการใช้คาเฟอีน" อย่างใกล้ชิด ความผิดปกติจากการใช้คาเฟอีนหมายถึงการพึ่งพาคาเฟอีนที่มีลักษณะเฉพาะคือการไม่สามารถควบคุมการบริโภคคาเฟอีน ได้ แม้จะมีผลเสียต่อร่างกาย ^{[ 128 ] [ 130 ]} APA ซึ่งเป็นผู้เผยแพร่ DSM-5 ยอมรับว่ามีหลักฐานเพียงพอที่จะสร้างแบบจำลองการวินิจฉัยการพึ่งพาคาเฟอีนสำหรับ DSM-5 แต่พวกเขาสังเกตว่าความสำคัญทางคลินิกของความผิดปกตินั้นไม่ชัดเจน^{[ 131 ]}เนื่องจากหลักฐานที่ไม่แน่ชัดเกี่ยวกับความสำคัญทางคลินิก DSM-5 จึงจัดประเภทความผิดปกติจากการใช้คาเฟอีนเป็น "ภาวะที่ต้องศึกษาเพิ่มเติม" ^{[ 128 ]}

ความทนทานต่อผลของคาเฟอีนเกิดขึ้นจากการเพิ่มขึ้นของความดันโลหิต ที่เกิดจากคาเฟอีน และความรู้สึกกระวนกระวายใจ แม้ว่าผลกระทบจะไม่รุนแรงก็ตามความไวต่อผลที่เกิดขึ้นจากการใช้คาเฟอีนมากขึ้น อาจเกิดขึ้นกับผลดี เช่น ความรู้สึกตื่นตัวและความเป็นอยู่ที่ดี^{[ 125 ]}ความทนทานจะแตกต่างกันไปในผู้ใช้คาเฟอีนเป็นประจำทุกวันและผู้ใช้คาเฟอีนในปริมาณสูง การใช้คาเฟอีนในปริมาณสูง (750 ถึง 1200 มิลลิกรัมต่อวัน กระจายไปตลอดทั้งวัน) พบว่าทำให้เกิดความทนทานต่อผลของคาเฟอีนบางอย่าง แต่ไม่ใช่ทั้งหมด ปริมาณที่ต่ำเพียง 100 มิลลิกรัมต่อวัน เช่น กาแฟ 170 กรัม หรือเครื่องดื่มอัดลมที่มีคาเฟอีน 340 กรัม สองถึงสามแก้ว อาจยังคงทำให้เกิดการรบกวนการนอนหลับ รวมถึงความไม่ทนทานอื่นๆ ผู้ใช้คาเฟอีนที่ไม่เป็นประจำจะมีความทนทานต่อการรบกวนการนอนหลับน้อยที่สุด^{[ 132 ]}ผู้ดื่มกาแฟบางคนจะเกิดความทนทานต่อผลรบกวนการนอนหลับที่ไม่พึงประสงค์ของกาแฟ แต่บางคนก็ไม่เป็นเช่นนั้น^{[ 133 ]}

เป็นไปได้ว่า คาเฟอีนอาจมีฤทธิ์ปกป้องระบบประสาทจากโรคอัลไซเมอร์และภาวะสมองเสื่อม แต่หลักฐานยังไม่ชัดเจน^{[ 134 ] [ 135 ]}

คาเฟอีนอาจช่วยลดความรุนแรงของอาการป่วยจากความสูงเฉียบพลันได้หากรับประทานก่อนขึ้นไปบนที่สูงไม่กี่ชั่วโมง^{[ 136 ]}การวิเคราะห์เมตาพบว่าการบริโภคคาเฟอีนมีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่ลดลงของ โรค เบาหวานประเภทที่ 2 ^{[ 137 ]}การบริโภคคาเฟอีนเป็นประจำอาจช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดโรคพาร์กินสันและอาจช่วยชะลอการลุกลามของโรคพาร์กินสันได้^{[ 138 ] [ 139 ] [ 26 ]}

คาเฟอีนทำให้ ความดันในลูกตาเพิ่มขึ้นในผู้ที่เป็นต้อหินแต่ดูเหมือนจะไม่ส่งผลกระทบต่อบุคคลปกติ^{[ 140 ]}

DSM-5 ยังรวมถึงความผิดปกติอื่นๆ ที่เกิดจากคาเฟอีน ซึ่งประกอบด้วยความผิดปกติทางวิตกกังวลที่เกิดจากคาเฟอีน ความผิดปกติทางการนอนหลับที่เกิดจากคาเฟอีน และความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับคาเฟอีนที่ไม่ระบุประเภท ความผิดปกติสองประเภทแรกถูกจัดอยู่ในประเภท "ความผิดปกติทางวิตกกังวล" และ "ความผิดปกติทางการนอนหลับ-ตื่น" เนื่องจากมีลักษณะคล้ายคลึงกัน ความผิดปกติอื่นๆ ที่ก่อให้เกิดความทุกข์ทรมานอย่างมากและทำให้การทำงานในชีวิตประจำวันบกพร่อง ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการดูแลทางคลินิก แต่ไม่ตรงตามเกณฑ์การวินิจฉัยภายใต้ความผิดปกติเฉพาะใดๆ จะถูกระบุไว้ใน "ความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับคาเฟอีนที่ไม่ระบุประเภท" ^{[ 141 ]}

เชื่อกันว่าคาเฟอีนทำให้พลังงานลดลงหลายชั่วโมงหลังจากดื่ม แต่เรื่องนี้ยังไม่ได้รับการวิจัยอย่างละเอียด^{[ 142 ] [ 143 ] [ 144 ] [ 145 ]}

การบริโภค 1–1.5 กรัม (1,000–1,500 มิลลิกรัม) ต่อวันเกี่ยวข้องกับภาวะที่เรียกว่าภาวะคาเฟอีนเป็นพิษ [ ^{106 ] ภาวะ}คาเฟอีนเป็นพิษมักจะรวมการพึ่งพาคาเฟอีนเข้ากับอาการไม่พึงประสงค์ที่หลากหลาย รวมถึงความกระวนกระวายใจหงุดหงิดกระสับกระส่ายนอนไม่หลับปวดศีรษะและใจสั่นหลังจากการบริโภคคาเฟอีน^{[ 147 ]}

การได้รับคาเฟอีนเกินขนาดอาจส่งผลให้เกิดภาวะกระตุ้นระบบประสาทส่วนกลางมากเกินไปที่เรียกว่าภาวะพิษจากคาเฟอีน ซึ่งเป็นภาวะชั่วคราวที่มีความสำคัญทางคลินิกที่เกิดขึ้นระหว่างหรือหลังจากการบริโภคคาเฟอีนไม่นาน^{[ 148 ]}โดยทั่วไปแล้วอาการนี้จะเกิดขึ้นหลังจากการบริโภคคาเฟอีนในปริมาณมาก ซึ่งมากกว่าปริมาณที่พบในเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนและยาเม็ดคาเฟอีนทั่วไป (เช่น มากกว่า 400–500 มิลลิกรัมในครั้งเดียว) ตาม DSM-5 ภาวะพิษจากคาเฟอีนอาจได้รับการวินิจฉัยหากมีอาการอย่างน้อยห้าอย่างต่อไปนี้เกิดขึ้นหลังจากการบริโภคคาเฟอีนเมื่อไม่นานมานี้: กระสับกระส่าย วิตกกังวล ตื่นเต้น นอนไม่หลับ หน้าแดง ปัสสาวะมากผิดปกติระบบทางเดินอาหารผิดปกติ กล้ามเนื้อกระตุก พูดจาไม่รู้เรื่อง หัวใจเต้นเร็วหรือหัวใจเต้น ผิดจังหวะ รู้สึก เหนื่อยล้าตลอดเวลา และมีอาการกระสับกระส่ายทางจิตใจ^{[ 149 ]}

ตามการจำแนกโรคระหว่างประเทศ (ICD-11) กรณีการบริโภคคาเฟอีนในปริมาณสูงมาก (เช่น > 5 กรัม) อาจส่งผลให้เกิดภาวะเป็นพิษจากคาเฟอีน โดยมีอาการต่างๆ เช่น อาการคลั่งไคล้ ภาวะซึมเศร้า การตัดสินใจผิดพลาด สับสน ขาดการยับยั้งชั่งใจ หลงผิด ภาพหลอน หรือโรคจิต และภาวะกล้ามเนื้อสลาย^{[ 148 ]}

การบริโภคคาเฟอีนในปริมาณสูงในเครื่องดื่มชูกำลัง (อย่างน้อยหนึ่งลิตรหรือ 320 มิลลิกรัมของคาเฟอีน) เกี่ยวข้องกับผลข้างเคียงต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดในระยะสั้น ได้แก่ ความดันโลหิตสูง ช่วง QT ยาวขึ้นและอาการใจสั่น ผลข้างเคียงต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดเหล่านี้ไม่พบเมื่อบริโภคคาเฟอีนในเครื่องดื่มชูกำลังในปริมาณที่น้อยกว่า (น้อยกว่า 200 มิลลิกรัม) ^{[ 85 ]}

ณ ปี 2550 ยังไม่มีสารแก้พิษหรือสารต้านพิษใดๆ ที่ทราบสำหรับภาวะพิษจากคาเฟอีน การรักษาภาวะพิษจากคาเฟอีนระดับเล็กน้อยมุ่งเน้นไปที่การบรรเทาอาการ ส่วนภาวะพิษรุนแรงอาจต้องใช้การฟอกไตทางช่องท้อง การฟอกไตด้วยเครื่องหรือการกรองเลือด^{[ 146 ] [ 150 ] [ 151 ]} การบำบัดด้วยการให้สารละลาย อินทราลิปิดทางหลอดเลือดดำมีข้อบ่งชี้ในกรณีที่มีความเสี่ยงต่อภาวะหัวใจหยุดเต้นในทันที เพื่อกำจัดคาเฟอีนอิสระในซีรั่ม^{[ 151 ]}

การเสียชีวิตจากการรับประทานคาเฟอีนดูเหมือนจะเกิดขึ้นได้ยาก และส่วนใหญ่เกิดจากการใช้ยาเกินขนาดโดยเจตนา^{[ 152 ]}ในปี 2559 มีรายงานการได้รับคาเฟอีนที่เกี่ยวข้องกับโรค 3702 ครั้งไปยังศูนย์ควบคุมพิษในสหรัฐอเมริกา ซึ่ง 846 ครั้งต้องได้รับการรักษาที่สถานพยาบาล และ 16 ครั้งมีผลลัพธ์ที่ร้ายแรง และมีรายงานการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับคาเฟอีนหลายกรณีในรายงานการศึกษา_{[ 152 ] ค่า LD50} ^{ของคาเฟอี} นในหนูคือ 192 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมของมวลร่างกาย ปริมาณที่ทำให้เสียชีวิตในมนุษย์คาดว่าจะอยู่ที่ 150–200 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ซึ่งเท่ากับ 10.5–14 กรัมสำหรับผู้ใหญ่ที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัม (150 ปอนด์) เทียบเท่ากับกาแฟประมาณ 75–100 ถ้วย^{[ 153 ] [ 154 ]}มีกรณีที่ปริมาณต่ำเพียง 57 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมก็ทำให้เสียชีวิตได้^{[ 155 ]}มีผู้เสียชีวิตจำนวนมากจากการใช้ยาเสริมคาเฟอีนชนิดผงที่หาซื้อได้ง่ายเกินขนาด ซึ่งปริมาณที่ทำให้เสียชีวิตโดยประมาณนั้นน้อยกว่าหนึ่งช้อนโต๊ะ^{[ 156 ]}ปริมาณที่ทำให้เสียชีวิตจะต่ำกว่าในบุคคลที่มีความสามารถในการเผาผลาญคาเฟอีนบกพร่องเนื่องจากพันธุกรรมหรือโรคตับเรื้อรัง^{[ 157 ]}มีรายงานการเสียชีวิตในปี 2013 ของชายคนหนึ่งที่เป็นโรคตับแข็งจากการใช้ยาเกินขนาดจากลูกอมมินต์ที่มีคาเฟอีน^{[ 158 ] [ 159 ]}

คาเฟอีนเป็นสารตั้งต้นของCYP1A2และมีปฏิสัมพันธ์กับสารหลายชนิดผ่านกลไกนี้และกลไกอื่นๆ^{[ 160 ]}

ตามDSSTแอลกอฮอล์ทำให้ประสิทธิภาพในการทดสอบมาตรฐานลดลง ในขณะที่คาเฟอีนทำให้ประสิทธิภาพดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด[ ^{161 ] เมื่อ}บริโภคแอลกอฮอล์และคาเฟอีนร่วมกัน ผลของคาเฟอีนจะเปลี่ยนไป แต่ผลของแอลกอฮอล์ยังคงเหมือนเดิม ตัวอย่างเช่น การบริโภคคาเฟอีนเพิ่มเติมไม่ได้ลดผลของแอลกอฮอล์ อย่างไรก็ตาม อาการกระสับกระส่ายและความตื่นตัวที่เกิดจากคาเฟอีนจะลดลงเมื่อบริโภคแอลกอฮอล์เพิ่มเติม^{[ 162 ]}การบริโภคแอลกอฮอล์เพียงอย่างเดียวจะลดทั้งด้านการยับยั้งและการกระตุ้นของการควบคุมพฤติกรรม คาเฟอีนจะต่อต้านผลของแอลกอฮอล์ในด้านการกระตุ้นของการควบคุมพฤติกรรม แต่ไม่มีผลต่อการควบคุมพฤติกรรมด้านการยับยั้ง^{[ 163 ]}แนวทางการบริโภคอาหารสำหรับชาวอเมริกันแนะนำให้หลีกเลี่ยงการบริโภคแอลกอฮอล์และคาเฟอีนร่วมกัน เนื่องจากอาจนำไปสู่การบริโภคแอลกอฮอล์ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บที่เกี่ยวข้องกับแอลกอฮอล์สูงขึ้น

การสูบบุหรี่แสดงให้เห็นว่าการกำจัดคาเฟอีนเพิ่มขึ้น 56% อันเป็นผลมาจากสารไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกโพลีไซคลิกกระตุ้นเอนไซม์ CYP1A2 ^{[ 164 ] [ 11 ]}เอนไซม์ CYP1A2 ที่ถูกกระตุ้นโดยการสูบบุหรี่มีหน้าที่ในการเผาผลาญคาเฟอีน การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมเอนไซม์นำไปสู่การกำจัดคาเฟอีนที่เพิ่มขึ้น และเกี่ยวข้องกับการบริโภคกาแฟที่มากขึ้นสำหรับผู้ที่สูบบุหรี่เป็นประจำ^{[ 165 ]}

ยาคุมกำเนิดสามารถยืดอายุครึ่งชีวิตของคาเฟอีนได้มากถึง 40% จึงต้องให้ความสนใจกับการบริโภคคาเฟอีนมากขึ้น^{[ 166 ] [ 167 ]}

บางครั้งคาเฟอีนอาจเพิ่มประสิทธิภาพของยาบางชนิด เช่น ยาแก้ปวดหัว [ ^{168 ] พบ} ว่าคาเฟอีนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของยา แก้ปวดที่จำหน่ายทั่วไปบางชนิดได้ถึง 40% ^{[ 169 ]}

ผลทางเภสัชวิทยาของอะดีโนซีนอาจลดลงในผู้ที่รับประทานเมทิลแซนทีน ในปริมาณมาก เช่น คาเฟอีน^{[ 170 ]}ตัวอย่างอื่นๆ ของเมทิลแซนทีน ได้แก่ ยาธีโอฟิลลีนและอะมิโนฟิลลีนซึ่งแพทย์สั่งจ่ายเพื่อบรรเทาอาการของโรคหอบหืดหรือโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง^{[ 171 ]}

ความหนาแน่นหลังไซแนปส์

ช่องCa ⁺⁺ ที่ควบคุมด้วย แรงดันไฟฟ้า

ถุงไซแนปส์

ตัวขนส่งสารสื่อประสาท

ตัวรับ

สารสื่อประสาท

ปลายแอกซอน

ช่องว่างไซแนปส์

เดนไดรต์

โครงสร้างของไซแนปส์เคมี ทั่วไป

ในกรณีที่ไม่มีคาเฟอีนและเมื่อบุคคลตื่นตัวและกระฉับกระเฉง จะมี อะดีโนซีนอยู่ในเซลล์ประสาท CNS เพียงเล็กน้อย เมื่ออยู่ในสภาวะตื่นตัวอย่างต่อเนื่อง อะดีโนซีนจะสะสมในไซแนปส์ ของเซลล์ประสาท ไปเรื่อยๆ จนไปจับกับและกระตุ้นตัวรับอะดีโนซีนที่พบในเซลล์ประสาท CNS บางส่วน เมื่อตัวรับเหล่านี้ถูกกระตุ้น จะทำให้เกิดการตอบสนองของเซลล์ซึ่งในที่สุดจะทำให้เกิดอาการง่วงนอน มากขึ้น เมื่อบริโภคคาเฟอีน คาเฟอีนจะต่อต้านตัวรับอะดีโนซีน กล่าวคือ คาเฟอีนจะป้องกันไม่ให้อะดีโนซีนกระตุ้นตัวรับโดยการปิดกั้นตำแหน่งบนตัวรับที่อะดีโนซีนจับกับมัน ส่งผลให้คาเฟอีนป้องกันหรือบรรเทาอาการง่วงนอนได้ชั่วคราว และช่วยรักษาหรือฟื้นฟูความตื่นตัว^{[ 7 ]}

คาเฟอีนเป็นตัวต้านของตัวรับอะดีโนซีน_A2Aและ การศึกษา ในหนูทดลองแบบน็อกเอาต์ได้ระบุอย่างชัดเจนว่าการต้านของ ตัวรับ _A2Aเป็นสาเหตุของผลกระตุ้นการตื่นตัวของคาเฟอีน^{[ 172 ]}การต้านของ ตัวรับ _A2Aในบริเวณพรีออปติกด้านข้างส่วนล่าง (VLPO) จะลดการส่งสัญญาณประสาทGABA ที่ยับยั้ง ไปยังนิวเคลียสทูเบอโรแมม มิลลารี ซึ่ง เป็น นิวเคลียสการฉายภาพฮิ สตามีนที่ส่งเสริมการตื่นตัวโดยขึ้นอยู่กับการกระตุ้น^{[ 173 ]}การปลดปล่อยการยับยั้งของนิวเคลียสทูเบอโรแมมมิลลารีนี้เป็นกลไกปลายทางที่คาเฟอีนก่อให้เกิดผลกระตุ้นการตื่นตัว^{[ 173 ]}คาเฟอีนเป็นตัวต้านของตัวรับอะดีโนซีน ทั้งสี่ ชนิดย่อย ( A1 , A2A , A2BและA3 ₎แม้ว่าจะมี_ความแรงที่_แตก ต่าง กัน_{ก็ตาม}^{[ 7 ] [ 172 ]}ค่าความสัมพันธ์ ( K _D ) ของคาเฟอีนต่อตัวรับอะดีโนซีนของมนุษย์คือ 12 μM ที่A ₁ , 2.4 μM ที่ A _2A , 13 μM ที่^A 2B _และ 80 μM ที่A ₃ ^{[ 172} ]

การต่อต้านตัวรับอะดีโนซีนโดยคาเฟอีนยังกระตุ้นศูนย์ เวกัส ในไขสันหลัง ศูนย์ ควบคุมหลอดเลือด และศูนย์ควบคุมการหายใจซึ่งจะเพิ่มอัตราการหายใจ ลดอัตราการเต้นของหัวใจ และทำให้หลอดเลือดหดตัว การต่อต้านตัวรับอะดีโนซีนยังส่งเสริม การปล่อย สารสื่อประสาท (เช่นโมโนอะมีนและอะเซทิลโคลีน ) ซึ่งทำให้คาเฟอีนมีฤทธิ์กระตุ้น^{[ 7 ] [ 174 ]}อะดีโนซีนทำหน้าที่เป็นสารสื่อประสาทที่ยับยั้งการทำงานในระบบประสาทส่วนกลางอาการใจ สั่นเกิดจากการปิดกั้น ตัวรับA ₁ ^{[ 7 ]}

เนื่องจากคาเฟอีนสามารถละลายได้ทั้งในน้ำและไขมัน จึงสามารถผ่านเข้าสู่สมอง ได้ง่าย ซึ่งเป็นอุปสรรคที่กั้นระหว่างกระแสเลือดกับส่วนภายในของสมอง เมื่อเข้าสู่สมองแล้ว กลไกการออกฤทธิ์หลักคือการเป็นตัวต้านอะดีโนซีนแบบไม่จำเพาะเจาะจง (กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ สารที่ลดผลของอะดีโนซีน) โมเลกุลของคาเฟอีนมีโครงสร้างคล้ายกับอะดีโนซีน และสามารถจับกับตัวรับอะดีโนซีนบนพื้นผิวของเซลล์ได้โดยไม่กระตุ้นการทำงาน จึงทำหน้าที่เป็น ตัวต้าน แบบแข่งขัน^{[ 175 ]}

นอกจากจะมีฤทธิ์ต่อตัวรับอะดีโนซีนแล้ว คาเฟอีนยังเป็น ตัวต้านตัว รับอินโนซิทอลไตรฟอสเฟต 1และเป็นตัวกระตุ้นตัวรับไรยาโนดีน ที่ไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า ( RYR1 , RYR2และRYR3 ) ^{[ 176 ]}นอกจากนี้ยังเป็นตัวต้านแบบแข่งขันของตัวรับไกลซีนไอโอโนโทรปิกอีก ด้วย ^{[ 177 ]}

แม้ว่าคาเฟอีนจะไม่จับกับตัวรับโดปามีน โดยตรง _แต่ก็มีอิทธิพลต่อกิจกรรมการจับของโดปามีนที่ตัวรับในสไตรอาตัมโดยการจับกับตัวรับอะดีโนซีนที่สร้างเฮเทอโรเมอร์ GPCRกับตัวรับโดปามีน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง_{เฮเทอโรไดเมอร์ตัวรับ A1} – D1 ₍ ซึ่งเป็นคอมเพล็กซ์ตัวรับที่มีตัวรับอะดีโนซีน A1 หนึ่งตัวและตัวรับโดปามีน D1 หนึ่งตัว_{) และเฮ}เทอโรเตตราเมอร์ตัวรับA2A – D2 (ซึ่งเป็นคอมเพล็กซ์ตัวรับที่มีตัวรับอะดีโนซีน A2A สองตัว_และตัวรับโดปามีน D2 สองตัว₎ [ ^{178 ] [ 179 ] [ 180 ] [ 181 ] เฮ} เทอโรเตตราเมอร์ตัวรับ A2A _– D2 ได้รับการระบุว่าเป็นเป้าหมายทางเภสัชวิทยาหลักของคาเฟอีน เนื่องจาก _เป็นตัวกลางในการกระตุ้นจิตใจบางส่วนและมีปฏิสัมพันธ์ทางเภสัชพลศาสตร์กับสารกระตุ้นจิตใจที่เกี่ยวข้องกับโดปามีน^{[ 179 ] [ 180 ] [ 181 ]}

คาเฟอีนยังทำให้เกิดการปล่อยโดปามีนในดอร์ซัลสไตรอาตัมและแกนกลางของนิวเคลียสแอคคัม เบนส์ (โครงสร้างย่อยภายในเวนทรัลสไตรอาตัม₎แต่ไม่ใช่ ใน เปลือกของ_{นิวเคลียส} แอคคัมเบนส์ โดยการยับยั้ง ตัวรับ A1ในปลายแอกซอนของเซลล์ประสาทโดปามีนและ เฮเทอโรไดเมอร์ _A1 - A2A (คอมเพล็กซ์ตัวรับที่ประกอบด้วยตัวรับอะดีโนซีน A1 หนึ่งตัว_และตัวรับอะดีโนซีน A2A หนึ่งตัว₎ในปลายแอกซอนของเซลล์ประสาทกลูตาเมต ในระหว่างการใช้คาเฟอีนเรื้อรัง การปล่อยโดปามีนที่เกิดจากคาเฟอีนภายในแกนกลางของนิวเคลียสแอคคัมเบนส์จะลดลงอย่างมากเนื่องจากความทนทานต่อยา^{[ 178 ] [ 173 ]}การบริโภคเป็นประจำทุกวันยังกระตุ้นให้เกิดการควบคุมตัวรับอะดีโนซีน A ₁และ A _2Aชดเชยในวงจรการตื่นตัวและแรงจูงใจ ทำให้เกิดความทนทานต่อยาทางเภสัชพลศาสตร์ ส่งผลให้คาเฟอีนช่วยฟื้นฟูความตื่นตัวและประสิทธิภาพการรับรู้ที่ลดลงจากการหยุดใช้ข้ามคืนมากกว่าที่จะให้ผลประโยชน์สุทธิที่มากกว่าระดับพื้นฐานที่ไม่พึ่งพา^{[ 182 ] [ 63 ]}

คาเฟอีน เช่นเดียวกับแซนทีน อื่นๆ ยังทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งฟอสโฟไดเอสเตอเรส [ ^{14 ] ใน}ฐานะสารยับยั้งฟอสโฟไดเอสเตอเรสแบบแข่งขันที่ไม่จำเพาะเจาะจง^{[ 183 ]} คาเฟอีนจะเพิ่ม ไซคลิก AMPภายในเซลล์กระตุ้นโปรตีนไคเนส Aยับยั้ง การสังเคราะห์ TNF-อัลฟา^{[ 184 ] [ 185 ]}และลิวโคไตรอีนและลดการอักเสบและภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด^{[ 186} ] คาเฟอีนยังมีผลต่อระบบโคลินเนอร์จิก^โดยเป็นสารยับยั้งเอนไซม์อะเซทิลโคลีนเอสเตอเรสใน ระดับปานกลาง ^{[ 187 ] [ 188 ]}

คาเฟอีนจากกาแฟหรือเครื่องดื่มอื่นๆ จะถูกดูดซึมโดยลำไส้เล็กภายใน 45 นาทีหลังการรับประทาน และกระจายไปทั่วเนื้อเยื่อของร่างกาย^{[ 190 ]}ความเข้มข้นสูงสุดในเลือดจะถึงภายใน 1-2 ชั่วโมง^{[ 191 ]}และถูกกำจัดโดยกลไกจลนศาสตร์อันดับหนึ่ง^{[ 192 ]}คาเฟอีนยังสามารถดูดซึมได้ทางทวารหนัก ดังที่เห็นได้จากยาเหน็บเออร์โกตามีนทาร์เทรตและคาเฟอีน (สำหรับบรรเทาอาการปวดไมเกรน ) ^{[ 193 ]}และคลอโรบิวทานอลและคาเฟอีน (สำหรับรักษาอาการอาเจียนอย่างรุนแรง ) ^{[ 194 ]}อย่างไรก็ตาม การดูดซึมทางทวารหนักมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการดูดซึมทางปาก: ความเข้มข้นสูงสุด ( C _max ) และปริมาณรวมที่ดูดซึมได้ ( AUC ) มีค่าประมาณ 30% (เช่น 1/3.5) ของปริมาณที่รับประทานทางปาก^{[ 195 ]}

ครึ่งชีวิตทางชีวภาพของคาเฟอีน ซึ่งเป็นระยะเวลาที่ร่างกายใช้ในการกำจัดคาเฟอีนครึ่งหนึ่งของปริมาณที่กำหนด จะแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละบุคคล ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น การตั้งครรภ์ ยาอื่นๆ ระดับการทำงานของ เอนไซม์ในตับ (ซึ่งจำเป็นต่อการเผาผลาญคาเฟอีน) และอายุ ในผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี ครึ่งชีวิตของคาเฟอีนจะอยู่ระหว่าง 3 ถึง 7 ชั่วโมง^{[ 7 ]}ครึ่งชีวิตจะลดลง 30–50% ในผู้ชายที่สูบบุหรี่เพิ่มขึ้นประมาณสองเท่าในผู้หญิงที่รับประทานยาคุมกำเนิดและยาวนานขึ้นในไตรมาสสุดท้ายของการตั้งครรภ์ในทารกแรกเกิด ครึ่งชีวิตอาจยาวนานถึง 80 ชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออายุมากขึ้น อาจน้อยกว่าค่าในผู้ใหญ่เมื่ออายุ 6 เดือน^{[ 133 ]}ยาต้านอาการซึมเศร้าฟลูวอกซามีน (Luvox) ช่วยลดการกำจัดคาเฟอีนได้มากกว่า 90% และเพิ่มครึ่งชีวิตของการกำจัดมากกว่าสิบเท่า จาก 4.9 ชั่วโมงเป็น 56 ชั่วโมง^{[ 196 ]}

คาเฟอีนจะถูกเผาผลาญในตับโดย ระบบเอนไซม์ ไซโตโครม P450 ออกซิเดส (โดยเฉพาะ ไอโซเอนไซม์ CYP1A2 ) ให้กลายเป็นไดเมทิลแซนทีน 3 ชนิด [ ^{197 ]}ซึ่งแต่ละชนิดมีผลต่อร่างกายแตกต่างกัน ^ไป

• พาราแซนทีน (84%): เพิ่มการสลายไขมันส่งผลให้ ระดับ กลีเซอรอลและกรดไขมัน อิสระ ในพลาสมาในเลือดสูง ขึ้น
• ธีโอโบรมีน (12%): ช่วยขยายหลอดเลือดและเพิ่มปริมาณปัสสาวะ นอกจากนี้ ธีโอโบรมีนยังเป็น อัลคาลอยด์ หลัก ในเมล็ดโกโก้ ( ช็อกโกแลต ) อีกด้วย
• ธีโอฟิลลีน (4%): ช่วยคลายกล้ามเนื้อเรียบของหลอดลมและใช้รักษาโรคหอบหืด อย่างไรก็ตาม ปริมาณ ธีโอฟิลลีน ที่ใช้ในการรักษาจะมากกว่าระดับที่ได้จากการเผาผลาญคาเฟอีนหลายเท่า^{[ 52 ]}

1,3,7-ไตรเมทิลยูริกแอซิดเป็นเมตาโบไลต์ของคาเฟอีนชนิดรอง^{[ 7 ]} 7-เมทิลแซนทีนก็เป็นเมตาโบไลต์ของคาเฟอีนเช่นกัน^{[ 198 ] [ 199 ]}เมตาโบไลต์แต่ละชนิดข้างต้นจะถูกเมตาโบไลซ์ต่อไปและขับออกทางปัสสาวะ คาเฟอีนสามารถสะสมในผู้ที่มีโรคตับ รุนแรง ทำให้ครึ่งชีวิตของคาเฟอีนยาวนานขึ้น^{[ 200 ]}

การทบทวนในปี 2011 พบว่าการบริโภคคาเฟอีนที่เพิ่มขึ้นมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในยีนสองตัวที่เพิ่มอัตราการสลายตัว ของคาเฟอีน ผู้ที่มีการกลายพันธุ์ นี้ ในโครโมโซม ทั้งสอง บริโภคคาเฟอีนมากกว่าคนอื่น 40 มิลลิกรัมต่อวัน^{[ 201 ]}สันนิษฐานว่าเป็นเพราะความจำเป็นในการบริโภคที่สูงขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการเทียบเท่ากัน ไม่ใช่ว่ายีนนำไปสู่แนวโน้มที่จะกระตุ้นให้เกิดการเสพติดมากขึ้น

คาเฟอีนสามารถถูกโปรตอนโดยกรดแก่ได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างเกลือคาเฟเนียมที่สอดคล้องกัน^{[ 202 ] [ 203 ] [ 204 ]}เกลือเหล่านี้มีความน่าสนใจเนื่องจากแคตไอออนเหล่านี้เป็นหนึ่งในชนิดหลักในตัวกลางที่เป็นกรด

คาเฟอีน บริสุทธิ์ปราศจากน้ำเป็นผงสีขาวไม่มีกลิ่น รสขม มีจุดหลอมเหลว 235–238 °C ^{[ 9 ] [ 1 ]}คาเฟอีนละลายได้ปานกลางในน้ำที่อุณหภูมิห้อง (2 กรัม/100 มิลลิลิตร) แต่ละลายได้อย่างรวดเร็วในน้ำเดือด (66 กรัม/100 มิลลิลิตร) นอกจากนี้ยังละลายได้ปานกลางในเอทานอล (1.5 กรัม/100 มิลลิลิตร) ^{[ 205 ]}มีฤทธิ์เป็นเบสอ่อน (pK _aของกรดคู่ควบ = ~0.6) ต้องใช้กรดแก่ในการโปรตอน^{[ 206 ]}คาเฟอีนไม่มีศูนย์สเตอริโอเจนิก^{[ 207 ]}ดังนั้นจึงจัดเป็นโมเลกุลอะไครัล^{[ 208 ]}

แกนแซนทีนของคาเฟอีนประกอบด้วยวงแหวนที่หลอมรวมกันสองวง ได้แก่ไพริมิดีนไดโอนและอิมิดาโซล ไพริมิดีนไดโอนนั้นมี หมู่ฟังก์ชันอะไมด์สองหมู่ ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในสถานะ เรโซแนนซ์แบบซวิตเตอร์ไอออนิก ณ ตำแหน่งที่อะตอมไนโตรเจนมีพันธะคู่กับอะตอมคาร์บอนอะไมด์ที่อยู่ติดกัน ดังนั้นอะตอมทั้งหกในระบบวงแหวนไพริมิดีนไดโอนจึงมีการผสมแบบ sp ² และอยู่ในระนาบ วงแหวนอิมิดาโซลก็มีเรโซแนนซ์ เช่นกัน ดังนั้นแกนวงแหวนที่หลอมรวมกัน 5,6 ของคาเฟอีนจึงมี อิเล็กตรอนไพทั้งหมดสิบ ตัว และตามกฎของฮักเคล แล้วจึง เป็นสารอะโรมาติก^{[ 209 ]}

คาเฟอีนสามารถถูกโปรตอนได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างคาเฟอีนเนียมที่สอดคล้องกัน^{[ 202 ]} รูปแบบ ประจุบวกนี้เป็นวิธีหลักที่คาเฟอีนมีอยู่ในสารละลาย กรด

การสังเคราะห์ทางชีวภาพของคาเฟอีนเป็นตัวอย่างของวิวัฒนาการแบบบรรจบกันระหว่างสายพันธุ์ต่างๆ^{[ 214 ] [ 215 ] [ 216 ]}

คาเฟอีนสามารถสังเคราะห์ได้ในห้องปฏิบัติการโดยเริ่มจาก1,3-ไดเมทิลยูเรียและกรดมาโลนิก^{[ 212 ] [ 213 ] [ 217 ]}

ในทางอุตสาหกรรม คาเฟอีนถูกสังเคราะห์จากยูเรียและกรดคลอโรอะซิติก [ ^{218 ] นอกจาก}นี้ยังมีกระบวนการทางเลือกอื่นๆ อีกมากมาย กระบวนการส่วนใหญ่ในการสังเคราะห์คาเฟอีนเป็นกระบวนการเก่าที่ได้รับการจดสิทธิบัตรระหว่างช่วงปี 1940 ถึง 1960 การสังเคราะห์คาเฟอีนนั้นมีราคาไม่แพง^{[ 219 ]}

เยอรมนี ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของกาแฟปราศจากคาเฟอีน เป็นที่ตั้งของโรงงานกำจัดคาเฟอีนหลายแห่ง รวมถึงโรงงานที่ใหญ่ที่สุดในโลกอย่าง Coffein Compagnie ^{[ 220 ]}กาแฟปราศจากคาเฟอีนกว่าครึ่งหนึ่งที่ขายในสหรัฐอเมริกาเดินทางจากเขตร้อนไปยังเยอรมนีเพื่อกำจัดคาเฟอีนก่อนที่จะส่งไปยังผู้บริโภคชาวอเมริกัน ผู้ผลิตกาแฟจะนำคาเฟอีนกลับมาใช้ใหม่และขายต่อเพื่อใช้ในเครื่องดื่มและยาเม็ดคาเฟอีนที่จำหน่ายทั่วไป^{[ 221 ]}

ประสิทธิภาพและความสามารถในการเลือกกำจัดคาเฟอีนขึ้นอยู่กับวิธีการกำจัดคาเฟอีนที่ใช้ โดยทั่วไปแล้วกระบวนการที่ใช้น้ำและการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตจะมีความเลือกมากกว่า เนื่องจากสามารถกำจัดคาเฟอีนได้ในขณะที่ยังคงรักษาสารประกอบกลิ่นรสระเหยได้ในสัดส่วนที่มากกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด^{[ 222 ]}

การสกัดคาเฟอีนจากกาแฟ เพื่อผลิตกาแฟที่มีคาเฟอีนและกาแฟปราศจากคาเฟอีน สามารถทำได้โดยใช้ตัวทำละลายหลายชนิด วิธีการหลักมีดังต่อไปนี้:

• การสกัดด้วยน้ำ: เมล็ดกาแฟจะถูกแช่ในน้ำ น้ำซึ่งมีสารประกอบอื่นๆ อีกมากมายนอกเหนือจากคาเฟอีนและมีส่วนช่วยให้กาแฟมีรสชาติ จะถูกส่งผ่านถ่านกัมมันต์ซึ่งจะกำจัดคาเฟอีนออกไป จากนั้นสามารถนำน้ำกลับไปรวมกับเมล็ดกาแฟและระเหยให้แห้ง เหลือไว้ซึ่งกาแฟที่ปราศจากคาเฟอีนแต่ยังคงมีรสชาติเดิม^{[ 221 ]}
• การสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะวิกฤตยิ่งยวด: คาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะวิกฤตยิ่งยวดเป็นตัวทำละลาย ที่ไม่เป็นขั้วที่ดีเยี่ยม สำหรับคาเฟอีน และปลอดภัยกว่าตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไป กระบวนการสกัดนั้นง่าย: CO2 _จะถูกอัดผ่านเมล็ดกาแฟดิบที่อุณหภูมิสูงกว่า 31.1 °C และความดันสูงกว่า 73 atmภายใต้สภาวะเหล่านี้ CO2 _จะอยู่ในสถานะ " วิกฤตยิ่งยวด " : มันมีคุณสมบัติคล้ายก๊าซที่ช่วยให้มันแทรกซึมลึกเข้าไปในเมล็ดกาแฟ แต่ก็มีคุณสมบัติคล้ายของเหลวที่ละลายคาเฟอีนได้ 97–99% จากนั้น CO2 ที่มีคาเฟอีนอยู่_จะถูกฉีดพ่นด้วยน้ำแรงดันสูงเพื่อกำจัดคาเฟอีนออกไป จากนั้นคาเฟอีนสามารถแยกได้โดยการดูดซับด้วยถ่าน (ดังที่กล่าวมาข้างต้น) หรือโดยการกลั่นการตกผลึกใหม่หรือ การออสโมซิ สย้อนกลับ^{[ 221 ]}
• การสกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์: ตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด เช่นเอทิลอะซิเตตมีอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีคลอรีนและอะโรมาติกที่ใช้ในอดีต อีกวิธีหนึ่งคือการใช้น้ำมันไตรกลีเซอไรด์ที่ได้จากกากกาแฟที่ใช้แล้ว^{[ 221 ]}

การกำจัดคาเฟอีนไม่ได้เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ คาเฟอีนบางส่วนยังคงอยู่ในเมล็ดกาแฟ ผลิตภัณฑ์กาแฟปราศจากคาเฟอีนที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์บางชนิดมีปริมาณคาเฟอีนค่อนข้างสูง การศึกษาหนึ่งพบว่ากาแฟปราศจากคาเฟอีนมีคาเฟอีน 10 มิลลิกรัมต่อถ้วย เมื่อเทียบกับกาแฟปกติที่มีคาเฟอีนประมาณ 85 มิลลิกรัมต่อถ้วย^{[ 223 ]}

สามารถวัดปริมาณคาเฟอีนในเลือด พลาสมา หรือซีรั่มเพื่อติดตามการรักษาในทารกแรกเกิด ยืนยันการวินิจฉัยภาวะเป็นพิษ หรืออำนวยความสะดวกในการสืบสวนการเสียชีวิตทางนิติเวช ระดับคาเฟอีนในพลาสมามักอยู่ในช่วง 2–10 มก./ลิตรในผู้ดื่มกาแฟ 12–36 มก./ลิตรในทารกแรกเกิดที่ได้รับการรักษาภาวะหยุดหายใจ และ 40–400 มก./ลิตรในผู้ที่ได้รับยาเกินขนาดเฉียบพลัน ความเข้มข้นของคาเฟอีนในปัสสาวะมักถูกวัดในโปรแกรมกีฬาแข่งขัน ซึ่งระดับที่เกิน 15 มก./ลิตร มักถือว่าเป็นการใช้ในทางที่ผิด^{[ 224 ]}

มีการสร้างสารอะนาล็อกบางชนิดที่เลียนแบบคุณสมบัติของคาเฟอีนโดยอาศัยฟังก์ชันหรือโครงสร้างหรือทั้งสองอย่าง ในกลุ่มหลังนี้ได้แก่แซนทีนDMPX ^{[ 225 ]}และ8-คลอโรธีโอฟิลลีนซึ่งเป็นส่วนประกอบในดรามามีน สมาชิกในกลุ่มแซนทีนที่ถูกแทนที่ด้วยไนโตรเจนมักถูกเสนอให้เป็นทางเลือกที่เป็นไปได้แทนคาเฟอีน^{[ 226 ]}นอกจากนี้ยังมีการค้นพบอะนาล็อกของแซนทีนอื่นๆ อีกมากมายที่ประกอบกันเป็นกลุ่มตัวต้านตัวรับอะดีโนซีน^{[ 227 ]}

สารที่มีคาเฟอีนคล้ายคลึงกันอื่นๆ:

• ไดโพรพิลไซโคลเพนทิลแซนทีน
• 8-ไซโคลเพนทิล-1,3-ไดเมทิลแซนทีน
• 8-ฟีนิลธีโอฟิลลีน

คาเฟอีน เช่นเดียวกับอัลคาลอยด์อื่นๆ เช่นซินโคนีนควินีนหรือสไตรคนีนจะทำให้โพลีฟีนอลและแทนนินตกตะกอน คุณสมบัตินี้สามารถนำมาใช้ในวิธีการหาปริมาณได้^{[ 228 ]}

แหล่งจัดหาคาเฟอีนบริสุทธิ์ (ส่วนใหญ่เป็นคาเฟอีนปราศจากน้ำ) ของโลกสำหรับเติมลงในเครื่องดื่ม ยา และผลิตภัณฑ์อื่นๆ มาจากสองแหล่ง ได้แก่ การสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมและการกำจัดคาเฟอีนออกจากแหล่งธรรมชาติ แม้จะมีวิธีการผลิตที่แตกต่างกัน แต่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน รวมถึงผลกระทบต่อร่างกายด้วย การวิจัยเกี่ยวกับคาเฟอีนสังเคราะห์สนับสนุนว่ามีผลกระตุ้นต่อร่างกายเช่นเดียวกับคาเฟอีนจากธรรมชาติ แม้ว่าหลายคนจะอ้างว่าคาเฟอีนจากธรรมชาติถูกดูดซึมช้ากว่าและทำให้เกิดอาการอ่อนเพลียจากคาเฟอีนน้อยกว่า แต่ก็มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์น้อยมากที่สนับสนุนแนวคิดนี้^{[ 218 ]}อย่างไรก็ตาม ความต้องการคาเฟอีนจากธรรมชาติเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคมีมากจนผลิตภัณฑ์ปราศจากคาเฟอีนอาจถูกพิจารณาว่าเป็นผลพลอยได้จากการผลิตคาเฟอีน^{[ 219 ]}

ในปี 2022 ตลาดโลกมีการซื้อขายคาเฟอีนปราศจากน้ำ 128,127 ตัน^{[ 229 ]}คาเฟอีนสังเคราะห์ส่วนใหญ่ของโลกผลิตโดยบริษัทเภสัชกรรมของจีน แต่ดูเหมือนว่าจะไม่มีการแบ่งสัดส่วนที่แน่นอนระหว่างคาเฟอีนสังเคราะห์และคาเฟอีนจากธรรมชาติ^{[ 219 ]}

สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างคาเฟอีนธรรมชาติและคาเฟอีนสังเคราะห์ได้โดยใช้อัตราส่วนไอโซโทปคาร์บอน-13 ต่อคาร์บอน-12 เนื่องจากคาร์บอนส่วนใหญ่จากคาเฟอีนสังเคราะห์มาจากแหล่งปิโตรเลียมที่มีลายเซ็นไอโซโทปคาร์บอนที่ "เก่าแก่" กว่า^{[ 230 ]}

เป็นที่ทราบกันว่าพืชประมาณ 30 ชนิดมีคาเฟอีน^{[ 231 ]}แหล่งที่มาทั่วไป ได้แก่ "เมล็ด" ของพืชกาแฟที่ปลูกสองชนิด คือCoffea arabicaและCoffea canephora (ปริมาณแตกต่างกันไป แต่โดยทั่วไปอยู่ที่ 1.3%) และของต้นโกโก้Theobroma cacao ; ใบของต้นชา ; และเมล็ดโคล่าแหล่งที่มาอื่นๆ ได้แก่ ใบของ ต้น ยูปอนฮอลลี่ ต้นเยอร์บามาเต้ฮอลลี่ จากอเมริกาใต้และ ต้น กัว ยูซาฮอ ลลี่ จากอเมซอน ; และเมล็ดจาก ผลเบอร์รี่ กัวรานา จาก ต้นเมเปิลในอเมซอน สภาพภูมิอากาศในเขตอบอุ่นทั่วโลกได้ก่อให้เกิดพืชที่มีคาเฟอีนที่ไม่เกี่ยวข้องกับพืชเหล่านี้

คาเฟอีนในพืชทำหน้าที่เป็นยาฆ่าแมลง ตามธรรมชาติ : มันสามารถทำให้แมลงศัตรูพืชที่กินพืชเป็นอัมพาตและตายได้^{[ 232 ]}พบคาเฟอีนในระดับสูงในต้นกล้ากาแฟเมื่อใบกำลังเจริญเติบโตและขาดการป้องกันทางกล^{[ 233 ]}นอกจากนี้ ยังพบคาเฟอีนในระดับสูงในดินรอบๆ ต้นกล้ากาแฟ ซึ่งยับยั้งการงอกของเมล็ดต้นกล้ากาแฟที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้ต้นกล้าที่มีระดับคาเฟอีนสูงสุดมีคู่แข่งน้อยลงในการแย่งชิงทรัพยากรที่มีอยู่เพื่อความอยู่รอด^{[ 234 ]}คาเฟอีนถูกเก็บไว้ในใบชาในสองที่ ประการแรก ในแวคิวโอล ของเซลล์ ซึ่งมันจะรวมตัวกับโพลีฟีนอลคาเฟอีนนี้น่าจะถูกปล่อยออกมาในส่วนปากของแมลงเพื่อยับยั้งการกินพืช ประการที่สอง รอบๆ กลุ่มหลอดเลือด ซึ่งมันอาจจะยับยั้งเชื้อราที่ก่อโรคไม่ให้เข้าไปและเจริญเติบโตในกลุ่มหลอดเลือด^{[ 235 ]}คาเฟอีนในน้ำหวานอาจช่วยเพิ่มความสำเร็จในการสืบพันธุ์ของ พืช ^ที่ ผลิต ละอองเรณูโดยการเพิ่มความจำรางวัลของแมลงผสมเกสร เช่นผึ้ง [ ^{19 ]}

การรับรู้ที่แตกต่างกันในผลกระทบของการดื่มเครื่องดื่มที่ทำจากพืชชนิดต่างๆ ที่มีคาเฟอีนนั้น อาจอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องดื่มเหล่านี้ยังประกอบด้วยส่วนผสมของ อัลคาลอยด์ เมทิลแซนทีน อื่นๆ ที่แตกต่างกัน รวมถึง สาร กระตุ้นหัวใจอย่างธีโอฟิลลีนและธีโอโบรมีนและโพลีฟีนอลที่สามารถสร้างสารเชิงซ้อนที่ไม่ละลายน้ำกับคาเฟอีนได้^{[ 236 ]}

^{ผลิตภัณฑ์ที่มีคาเฟอีน ได้แก่ กาแฟ}ชาน้ำอัดลม ("โคล่า") เครื่องดื่มชูกำลังเครื่องดื่มอื่นๆช็อกโกแลต^[ 251 ^]ยาเม็ดคาเฟอีน ผลิตภัณฑ์รับประทานอื่นๆ และผลิตภัณฑ์สูดดม จากการศึกษาในปี 2020 ในสหรัฐอเมริกา พบว่ากาแฟเป็นแหล่งคาเฟอีนหลักในผู้ใหญ่วัยกลางคน ในขณะที่น้ำอัดลมและชาเป็นแหล่งหลักในวัยรุ่น เครื่องดื่มชูกำลังเป็นแหล่งคาเฟอีนที่นิยมบริโภคในวัยรุ่นมากกว่าในผู้ใหญ่^{[ 85 ]}

แหล่งคาเฟอีนหลักของโลกคือ "เมล็ด" กาแฟ (เมล็ดของต้นกาแฟ ) ซึ่งใช้ชงกาแฟ ปริมาณคาเฟอีนในกาแฟแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับชนิดของเมล็ดกาแฟและวิธีการเตรียม^{[ 252 ]}แม้แต่เมล็ดในพุ่มเดียวกันก็อาจมีความเข้มข้นแตกต่างกันได้ โดยทั่วไป กาแฟหนึ่งเสิร์ฟจะมีคาเฟอีนประมาณ 80 ถึง 100 มิลลิกรัม สำหรับเอสเปรสโซ่ แบบช็อตเดียว (30 มิลลิลิตร) ของกาแฟพันธุ์อาราบิก้า ไปจนถึงประมาณ 100–125 มิลลิกรัม สำหรับ กาแฟดริปหนึ่งถ้วย(120 มิลลิลิตร) ^{[ 253 ] [ 254 ]} โดยทั่วไป กาแฟ อาราบิก้าจะมีคาเฟอีนครึ่งหนึ่งของกาแฟพันธุ์โรบัสต้า^{[ 252 ]} โดยทั่วไป กาแฟคั่วเข้มจะมีคาเฟอีนน้อยกว่ากาแฟคั่วอ่อนเล็กน้อย เนื่องจากกระบวนการคั่วจะลดปริมาณคาเฟอีนในเมล็ดลงเล็กน้อย^{[ 253 ] [ 254 ]}

ชามีปริมาณคาเฟอีนมากกว่ากาแฟเมื่อเทียบตามน้ำหนักแห้ง อย่างไรก็ตาม ชาหนึ่งเสิร์ฟโดยทั่วไปจะมีปริมาณคาเฟอีนน้อยกว่า เนื่องจากใช้ปริมาณผลิตภัณฑ์น้อยกว่าเมื่อเทียบกับกาแฟหนึ่งเสิร์ฟในปริมาณที่เท่ากัน นอกจากนี้ สภาพการปลูก เทคนิคการแปรรูป และตัวแปรอื่นๆ ก็มีส่วนทำให้ปริมาณคาเฟอีนในชาแตกต่างกันไปด้วย ดังนั้น ชาจึงมีปริมาณคาเฟอีนที่แตกต่างกัน^{[ 255 ]}

ชาประกอบด้วยธีโอโบรมีน ในปริมาณเล็กน้อย และมีธีโอฟิลลีนในระดับที่สูงกว่ากาแฟเล็กน้อยการเตรียมและปัจจัยอื่นๆ อีกมากมายมีผลกระทบอย่างมากต่อชา และสีเป็นตัวบ่งชี้ปริมาณคาเฟอีนที่ไม่ดี ชาบางชนิด เช่น ชาเขียว ญี่ปุ่นสีอ่อนอย่างเกียวคุ โระมีปริมาณคาเฟอีนมากกว่าชาสีเข้มกว่าอย่างลาปซังซูชงซึ่งมีปริมาณคาเฟอีนน้อยมาก^{[ 255 ]}

คาเฟอีนยังเป็นส่วนประกอบทั่วไปของเครื่องดื่มอัดลมเช่นโคล่าซึ่งเดิมทีทำจากเมล็ดโคล่าเครื่องดื่มอัดลมโดยทั่วไปจะมีคาเฟอีน 0 ถึง 55 มิลลิกรัมต่อหนึ่งหน่วยบริโภค 12 ออนซ์ (350 มิลลิลิตร) ^{[ 256 ]}ในทางตรงกันข้ามเครื่องดื่มชูกำลังเช่นเรดบูลอาจมีคาเฟอีนสูงถึง 80 มิลลิกรัมต่อหนึ่งหน่วยบริโภค คาเฟอีนในเครื่องดื่มเหล่านี้มาจากส่วนผสมที่ใช้ หรือเป็นสารเติมแต่งที่ได้จากผลิตภัณฑ์ของการกำจัดคาเฟอีน หรือจากการสังเคราะห์ทางเคมี กัวรานา ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องดื่มชูกำลัง มีคาเฟอีนในปริมาณมาก พร้อมด้วยธีโอโบรมีนและธีโอฟิลลีนในปริมาณเล็กน้อยในสาร ช่วยปลดปล่อยแบบค่อยเป็นค่อยไป ตามธรรมชาติ^{[ 257 ]}

• มาเต้เป็นเครื่องดื่มที่ได้รับความนิยมในหลายส่วนของอเมริกาใต้ การเตรียมมาเต้ประกอบด้วยการเติมใบเยอร์บามาเต้ ซึ่งเป็นพืชฮอลลี่ของอเมริกาใต้ ลงในภาชนะที่ทำจากน้ำเต้า เทน้ำร้อนแต่ไม่เดือดลงบนใบ และดื่มโดยใช้หลอดดูดที่เรียกว่าบอมบิลลา ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกรองเพื่อดูดเฉพาะของเหลวเท่านั้น ไม่ใช่ใบเยอร์บามาเต้^{[ 258 ]}
• กัวรานาเป็นเครื่องดื่มที่มีต้นกำเนิดในประเทศบราซิล ทำจากเมล็ดของผลกัวรานา
• ใบของIlex guayusaซึ่งเป็นต้นฮอลลี่ของเอกวาดอร์ จะถูกนำไปแช่ในน้ำเดือดเพื่อทำเป็นชากัวยูซา^{[ 259 ]}
• นำใบของต้นIlex vomitoriaหรือต้นยูปอนฮอลลี่ มาแช่ในน้ำเดือดเพื่อทำเป็นชายูปอน
• เครื่องดื่ม นมปรุงแต่งรสกาแฟที่เตรียมจำหน่ายในเชิงพาณิชย์เป็นที่นิยมในออสเตรเลีย^{[ 260 ]}ตัวอย่างเช่นOak's Ice CoffeeและFarmers Union Iced Coffeeปริมาณคาเฟอีนในเครื่องดื่มเหล่านี้อาจแตกต่างกันอย่างมาก ความเข้มข้นของคาเฟอีนอาจแตกต่างจากที่ผู้ผลิตกล่าวอ้างอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 244 ]}

ผงโกโก้ ที่สกัดไขมัน ออกแล้ว(ไขมัน 14%) มีคาเฟอีน 230 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัม^{[ 245 ]}

ปริมาณคาเฟอีนแตกต่างกันไปตาม สายพันธุ์ของ เมล็ดโกโก้ปริมาณคาเฟอีน (มิลลิกรัม/กรัม) (เรียงลำดับตามปริมาณคาเฟอีนต่ำสุด): ^{[ 246 ]}

• ฟอราสเตโร (ปราศจากไขมัน): 1.3 มก./กรัม
• นาซิออนัล (ปราศจากไขมัน): 2.4 มก./กรัม
• ทรินิทาริโอ (ไขมันต่ำ): 6.3 กรัม
• ครีโอโล (ไขมันต่ำ): 11.3 มก./กรัม

ปริมาณคาเฟอีนต่อ 100 กรัม:

• ช็อกโกแลตดำ , ปริมาณโกโก้ 70–85%: 80 มก. ^{[ 247 ]}
• ช็อกโกแลตดำ, ปริมาณโกโก้ 60–69%: 86 มก. ^{[ 248 ]}
• ช็อกโกแลตดำ, ปริมาณโกโก้ 45–59%: 43 มก. ^{[ 249 ]}
• ช็อกโกแลตนม : 20 มก. ^{[ 250 ]}

ผลกระตุ้นของช็อกโกแลตอาจเกิดจากการรวมกันของธีโอโบรมีนและธีโอฟิลลีนรวมถึงคาเฟอีนด้วย^{[ 261 ]}

ยาเม็ดมีข้อดีหลายประการเหนือกว่ากาแฟ ชา และเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนอื่นๆ รวมถึงความสะดวก ปริมาณยาที่ทราบ และการหลีกเลี่ยงการรับประทานน้ำตาลหรือกรดร่วมด้วย การใช้คาเฟอีนในรูปแบบนี้อาจช่วยเพิ่มความตื่นตัวได้^{[ 262 ]}ยาเม็ดเหล่านี้มักใช้โดยนักเรียนที่กำลังเตรียมตัวสอบ และโดยผู้ที่ทำงานหรือขับรถเป็นเวลานาน^{[ 263 ]}

บริษัทแห่งหนึ่งในสหรัฐอเมริกากำลังทำการตลาดแผ่นคาเฟอีนแบบละลายในปาก^{[ 264 ]}อีกช่องทางหนึ่งในการรับคาเฟอีนคือSpazzStickซึ่ง เป็น ลิปบาล์มที่มีคาเฟอีน^{[ 265 ]}หมากฝรั่ง Alert Energy Caffeine Gum เปิดตัวในสหรัฐอเมริกาในปี 2013 แต่ถูกถอนออกโดยสมัครใจหลังจากมีการประกาศการสอบสวนโดย FDA เกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพของคาเฟอีนที่เติมลงในอาหาร^{[ 266 ]}

มีหลักฐานอ่อนๆ ว่าการใช้น้ำยาบ้วนปากที่มีคาเฟอีนอาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรับรู้ได้^{[ 267 ]}

เช่นเดียวกับบุหรี่ไฟฟ้าเครื่องสูดดมคาเฟอีนอาจใช้เพื่อส่งคาเฟอีนหรือสารกระตุ้นเช่นกัวรานาโดยการสูดดม [ ^{268 ] ใน}ปี 2555 องค์การอาหารและยา (FDA) ได้ส่งจดหมายเตือนไปยังบริษัทแห่งหนึ่งที่ทำการตลาดเครื่องสูดดม โดยแสดงความกังวลเกี่ยวกับการขาดข้อมูลด้านความปลอดภัยเกี่ยวกับคาเฟอีนที่สูดดมเข้าไป^{[ 269 ] [ 270 ]}

• เครื่องดื่มบางชนิดผสมแอลกอฮอล์กับคาเฟอีนเพื่อสร้างเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ที่มีคาเฟอีน ฤทธิ์กระตุ้นของคาเฟอีนอาจปกปิด ฤทธิ์ กดประสาทของแอลกอฮอล์ ซึ่งอาจทำให้ผู้ใช้ไม่ตระหนักถึงระดับความมึนเมา ของตนเอง เครื่องดื่มดังกล่าวถูกห้ามจำหน่ายเนื่องจากความกังวลด้านความปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาได้จัดประเภทคาเฟอีนที่เติมลงในเครื่องดื่มมอลต์ลิเคอร์ว่าเป็น "สารเติมแต่งอาหารที่ไม่ปลอดภัย" ^{[ 271 ]}
• ยาบ้า ประกอบด้วยสาร เมทแอมเฟตามีนและคาเฟอีนผสมกัน
• ยาแก้ปวด เช่นโพรพิเฟนาโซน/พาราเซตามอล/คาเฟอีนเป็น ยา ที่ผสมคาเฟอีนเข้ากับสารแก้ปวด
• เมื่อใช้ร่วมกับกัญชาจะเรียกว่า “ฮิปปี้ สปีดบอล”
• ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารกลุ่ม ECAซึ่งประกอบด้วยอีเฟดรีนคาเฟอีน และแอสไพรินถูกนำมาใช้เพื่อลดน้ำหนักและเพิ่มประสิทธิภาพในการออกกำลังกาย

ตามตำนานจีนจักรพรรดิเสินหนง แห่งจีน ซึ่งเชื่อกันว่าทรงครองราชย์ราว 3000 ปีก่อนคริสตกาล ทรงค้นพบชาโดยบังเอิญเมื่อทรงสังเกตว่าเมื่อใบชาบางชนิดตกลงไปในน้ำเดือด จะได้เครื่องดื่มที่มีกลิ่นหอมและบำรุงร่างกาย^{[ 272 ]}เสินหนงยังถูกกล่าวถึงในฉาจิง ของลู่หยู ซึ่งเป็นงานเขียนยุคแรกที่มีชื่อเสียงเกี่ยวกับเรื่องชาอีกด้วย^{[ 273 ]}

หลักฐานที่น่าเชื่อถือที่สุดเกี่ยวกับการดื่มกาแฟหรือความรู้เกี่ยวกับต้นกาแฟปรากฏขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 15 ใน อาราม ซูฟีของเยเมนทางตอนใต้ของอาระเบีย^{[ 274 ]}จากโมคากาแฟได้แพร่กระจายไป ยัง อียิปต์และแอฟริกาเหนือ และในศตวรรษที่ 16 ก็ได้แพร่ไปยังส่วนอื่นๆ ของตะวันออกกลางเปอร์เซียและตุรกีจากตะวันออกกลาง การดื่มกาแฟได้แพร่กระจายไปยังอิตาลี จากนั้นไปยังส่วนอื่นๆ ของยุโรป และชาวดัตช์ได้ขนส่งต้นกาแฟไปยังหมู่เกาะอินเดียตะวันออกและทวีปอเมริกา^{[ 275 ]}

การใช้ เมล็ดโคล่าดูเหมือนจะมีต้นกำเนิดมาตั้งแต่สมัยโบราณ มีการเคี้ยวเมล็ดโคล่าในหลาย วัฒนธรรม ของแอฟริกาตะวันตกทั้งในสถานที่ส่วนตัวและในสังคม เพื่อฟื้นฟูพลังชีวิตและบรรเทาความหิว^{[ 276 ]}

หลักฐานที่เก่าแก่ที่สุดของ การใช้ เมล็ดโกโก้มาจากเศษที่พบใน หม้อ โบราณของชาวมายาซึ่งมีอายุย้อนไปถึง 600 ปีก่อนคริสตกาล นอกจากนี้ช็อกโกแลตยังถูกบริโภคในเครื่องดื่มรสขมและเผ็ดที่เรียกว่าxocolatlซึ่งมักปรุงรสด้วยวานิลลาพริกและอะชิโอเต้เชื่อ กันว่า xocolatlช่วยต่อสู้กับความเหนื่อยล้า ซึ่งความเชื่อนี้อาจเกิดจากปริมาณธีโอโบรมีนและคาเฟอีน ช็อกโกแลตเป็นสินค้าฟุ่มเฟือยที่สำคัญในเมโสอเมริกาก่อนยุคโคลัมบัส และเมล็ดโกโก้มักถูกใช้เป็นสกุลเงิน^{[ 277 ]}

ชาวสเปน นำ โคลาทิลเข้ามาในยุโรปและกลายเป็นเครื่องดื่มยอดนิยมภายในปี 1700 ชาวสเปนยังนำต้นโกโก้เข้ามาในหมู่เกาะเวสต์อินดีส์^{[ 278 ]}และฟิลิปปินส์อีก ด้วย ^{[ 279 ]}

ชน พื้นเมืองอเมริกันใช้ใบและลำต้นของต้นยูปอนฮอลลี่ ( Ilex vomitoria ) ในการชงชาที่เรียกว่าอาซิหรือ " เครื่องดื่มสีดำ " ^{[ 280 ]}นักโบราณคดีพบหลักฐานการใช้งานนี้มาตั้งแต่สมัยโบราณ^{[ 281 ]}ซึ่งอาจย้อนไปถึงยุคอาร์เคอิกตอนปลาย^{[ 280 ]}

ในปี ค.ศ. 1819 นักเคมีชาวเยอรมันFriedlieb Ferdinand Rungeได้แยกคาเฟอีนออกมาเป็นครั้งแรก เขาเรียกมันว่า"Kaffebase" (เช่นเบสที่มีอยู่ในกาแฟ) ^{[ 282 ] [ 283 ]}ในปี ค.ศ. 1821 คาเฟอีนถูกแยกออกมาโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศสPierre Jean Robiquetและนักเคมีชาวฝรั่งเศสอีกสองคนคือPierre-Joseph PelletierและJoseph Bienaimé Caventouตามที่นักเคมีชาวสวีเดนJöns Jacob Berzeliusกล่าวไว้ในวารสารประจำปีของเขา ยิ่งไปกว่านั้น Berzelius ยังระบุว่านักเคมีชาวฝรั่งเศสได้ทำการค้นพบโดยอิสระจากความรู้ใดๆ เกี่ยวกับงานของ Runge หรือของกันและกัน^{[ 284 ]}อย่างไรก็ตาม เบอร์เซลิอุสยอมรับในภายหลังว่ารันเกเป็นผู้ริเริ่มในการสกัดคาเฟอีน โดยระบุว่า: ^{[ 285 ]} "อย่างไรก็ตาม ณ จุดนี้ ไม่ควรละเลยที่จะกล่าวถึงว่า รันเก (ในหนังสือPhytochemical Discoveries ของเขา ปี 1820 หน้า 146–147) ได้ระบุวิธีการเดียวกันและอธิบายคาเฟอีนภายใต้ชื่อCaffeebaseหนึ่งปีก่อนโรบิเกต์ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วถือว่าเป็นผู้ค้นพบสารนี้ โดยเขาได้ประกาศด้วยวาจาเป็นครั้งแรกในการประชุมของสมาคมเภสัชกรรมในปารีส"

บทความของ Pelletier เกี่ยวกับคาเฟอีนเป็นบทความแรกที่ใช้คำนี้ในงานเขียน (ในรูปแบบภาษาฝรั่งเศสCaféineซึ่งมาจากคำภาษาฝรั่งเศสสำหรับกาแฟ: café ) ^{[ 286 ]}ซึ่งสอดคล้องกับคำอธิบายของ Berzelius:

คาเฟอีน คำนาม (เพศหญิง) สารที่ตกผลึกได้ซึ่งถูกค้นพบในกาแฟในปี ค.ศ. 1821 โดยนายโรบิเกต์ ในช่วงเวลาเดียวกันนั้น ขณะที่พวกเขากำลังค้นหาควินินในกาแฟ เนื่องจากแพทย์หลายคนถือว่ากาแฟเป็นยาลดไข้ และเนื่องจากกาแฟอยู่ในวงศ์เดียวกับต้นซินโคนา [ต้นควินิน] นายเพลเลเทียร์และนายคาเวนตูได้ค้นพบคาเฟอีนเช่นกัน แต่เนื่องจากการวิจัยของพวกเขามีเป้าหมายที่แตกต่างกัน และการวิจัยยังไม่เสร็จสมบูรณ์ พวกเขาจึงมอบสิทธิ์ในการค้นพบนี้ให้แก่นายโรบิเกต์ เราไม่ทราบว่าเหตุใดนายโรบิเกต์จึงไม่ตีพิมพ์ผลการวิเคราะห์กาแฟที่เขานำเสนอต่อสมาคมเภสัชกรรม การตีพิมพ์ผลการวิเคราะห์ดังกล่าวจะช่วยให้เรารู้จักคาเฟอีนได้ดียิ่งขึ้น และให้ข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับองค์ประกอบของกาแฟ...

Robiquet เป็นหนึ่งในคนแรกที่แยกและอธิบายคุณสมบัติของคาเฟอีนบริสุทธิ์^{[ 287 ]}ในขณะที่ Pelletier เป็นคนแรกที่ทำการวิเคราะห์ธาตุ^{[ 288 ]}

ในปี พ.ศ. 2460 M. Oudry ได้แยก "théine" ออกจากชา^{[ 289 ]} แต่ในปี พ.ศ. 2481 Mulder ^{[ 290 ]}และ Carl Jobst ^{[ 291 ]}ได้พิสูจน์แล้วว่า theine นั้นแท้จริงแล้วคือคาเฟอีน

ในปี ค.ศ. 1895 นักเคมีชาวเยอรมันเฮอร์มันน์ เอมิล ฟิชเชอร์ (ค.ศ. 1852–1919) สังเคราะห์คาเฟอีนจากส่วนประกอบทางเคมีเป็นครั้งแรก (กล่าวคือ " การสังเคราะห์แบบสมบูรณ์ ") และอีกสองปีต่อมา เขายังได้สูตรโครงสร้างของสารประกอบนี้ด้วย^{[ 292 ]}นี่เป็นส่วนหนึ่งของงานที่ทำให้ฟิชเชอร์ได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1902 ^{[ 293 ]}

เนื่องจากเป็นที่ยอมรับว่ากาแฟมีสารประกอบบางอย่างที่ทำหน้าที่เป็นสารกระตุ้น ดังนั้นกาแฟและต่อมาคาเฟอีนจึงถูกควบคุมในบางครั้ง ตัวอย่างเช่น ในศตวรรษที่ 16 กลุ่มอิสลามิสต์ในเมกกะและในจักรวรรดิออตโตมันทำให้กาแฟเป็นสิ่งผิดกฎหมายสำหรับชนชั้นบางกลุ่ม^{[ 294 ] [ 295 ] [ 296 ]}พระเจ้าชาร์ลส์ที่ 2 แห่งอังกฤษทรงพยายามห้ามในปี 1676 ^{[ 297 ] [ 298 ]}พระเจ้าเฟรเดอริกที่ 2 แห่งปรัสเซียทรงห้ามในปี 1777 ^{[ 299 ] [ 300 ]}และกาแฟถูกห้ามในสวีเดนในช่วงเวลาต่างๆ ระหว่างปี 1756 ถึง 1823

ในปี พ.ศ. 2454 คาเฟอีนกลายเป็นประเด็นสำคัญของความกังวลด้านสุขภาพที่ได้รับการบันทึกไว้เป็นครั้งแรก เมื่อรัฐบาลสหรัฐฯ ยึด น้ำเชื่อม โคคา-โคล่า จำนวน 40 ถังและ 20 ลัง ในเมืองแชตทานูกา รัฐเทนเนสซีโดยอ้างว่าคาเฟอีนในเครื่องดื่มนั้น "เป็นอันตรายต่อสุขภาพ" ^{[ 301 ]}แม้ว่าศาลฎีกาจะตัดสินให้โคคา-โคล่าเป็นฝ่ายชนะในคดีUnited States v. Forty Barrels and Twenty Kegs of Coca-Cola ในภายหลัง แต่ ก็มีการเสนอร่างกฎหมายสองฉบับต่อสภาผู้แทนราษฎรของสหรัฐฯในปี พ.ศ. 2455 เพื่อแก้ไขพระราชบัญญัติอาหารและยาบริสุทธิ์โดยเพิ่มคาเฟอีนลงในรายการสาร "ที่ก่อให้เกิดการเสพติด" และ "ที่เป็นอันตราย" ซึ่งจะต้องระบุไว้บนฉลากผลิตภัณฑ์^{[ 302 ]}

สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) ถือว่าเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนน้อยกว่า 0.02% ปลอดภัย^{[ 303 ]}แต่ผงคาเฟอีนซึ่งจำหน่ายเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารนั้นไม่ได้รับการควบคุม^{[ 304 ]}ข้อกำหนดทางกฎหมายกำหนดให้ฉลากของอาหารสำเร็จรูปส่วนใหญ่ต้องระบุรายการส่วนผสม รวมถึงสารเติมแต่งอาหาร เช่น คาเฟอีน โดยเรียงลำดับตามสัดส่วนจากมากไปน้อย อย่างไรก็ตาม ไม่มีข้อกำหนดทางกฎหมายใดที่บังคับให้ติดฉลากปริมาณคาเฟอีน (เช่น มิลลิกรัมของคาเฟอีนต่อขนาดบริโภคที่ระบุ) มีส่วนผสมอาหารหลายชนิดที่มีคาเฟอีนตามธรรมชาติ ส่วนผสมเหล่านี้ต้องปรากฏในรายการส่วนผสมอาหาร อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับกรณีของ "คาเฟอีนที่เป็นสารเติมแต่งอาหาร" ไม่มีข้อกำหนดให้ระบุปริมาณคาเฟอีนในอาหารผสมที่มีส่วนผสมที่เป็นแหล่งคาเฟอีนตามธรรมชาติ ในขณะที่กาแฟหรือช็อกโกแลตเป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นแหล่งคาเฟอีน แต่ส่วนผสมบางอย่าง (เช่น กัวรานา เยอร์บามาเต ) อาจไม่เป็นที่รู้จักว่าเป็นแหล่งคาเฟอีนมากนัก สำหรับแหล่งคาเฟอีนจากธรรมชาติเหล่านี้ ไม่มีข้อกำหนดทางกฎหมายใดที่กำหนดให้ฉลากอาหารต้องระบุการมีอยู่ของคาเฟอีนหรือระบุปริมาณคาเฟอีนที่มีอยู่ในอาหาร^{[ 305 ]}แนวทางของ FDA ได้รับการปรับปรุงในปี 2018 ^{[ 306 ]}

การบริโภคคาเฟอีนทั่วโลกคาดการณ์ไว้ที่ 120,000 ตันต่อปี ทำให้คาเฟอีนเป็นสารออกฤทธิ์ต่อจิตประสาทที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก^{[ 21 ]}การบริโภคคาเฟอีนยังคงทรงตัวระหว่างปี 1997 ถึง 2015 กาแฟ ชา และเครื่องดื่มอัดลมเป็นแหล่งคาเฟอีนที่พบได้บ่อยที่สุด โดยเครื่องดื่มชูกำลังมีส่วนน้อยต่อปริมาณคาเฟอีนทั้งหมดในทุกกลุ่มอายุ^{[ 307 ]}

คริสตจักรเซเว่นเดย์แอดเวนติสต์ขอให้สมาชิก "งดเว้นจากเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีน" แต่ได้ลบข้อนี้ออกจากคำปฏิญาณในการรับบัพติศมา (ในขณะที่ยังคงแนะนำให้งดเว้นเป็นนโยบาย) ^{[ 308 ]}บางคนจากศาสนาเหล่านี้เชื่อว่าไม่ควรบริโภคสารออกฤทธิ์ต่อจิตประสาทที่ไม่ใช่ทางการแพทย์ หรือเชื่อว่าไม่ควรบริโภคสารเสพติด คริสตจักรของพระเยซูคริสต์แห่งวิสุทธิชนยุคสุดท้ายได้กล่าวไว้ดังต่อไปนี้เกี่ยวกับเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีน: "...การเปิดเผยของคริสตจักรที่ระบุถึงแนวทางปฏิบัติด้านสุขภาพ (หลักคำสอนและพันธสัญญา 89) ไม่ได้กล่าวถึงการใช้คาเฟอีน แนวทางด้านสุขภาพของคริสตจักรห้ามเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ การสูบบุหรี่หรือเคี้ยวใบยาสูบ และ 'เครื่องดื่มร้อน' – ซึ่งผู้นำคริสตจักรสอนให้หมายถึงชาและกาแฟโดยเฉพาะ" ^{[ 309 ]}

โดยทั่วไปแล้ว ชาว Gaudiya Vaishnavasจะงดเว้นจากคาเฟอีนด้วย เพราะพวกเขาเชื่อว่าคาเฟอีนทำให้จิตใจขุ่นมัวและกระตุ้นประสาทสัมผัส มากเกินไป ^{[ 310 ]}เพื่อที่จะได้รับการเริ่มต้นภายใต้ครูบาอาจารย์ บุคคลนั้นจะต้องงดเว้นจากคาเฟอีน แอลกอฮอล์ นิโคติน หรือยาเสพติดอื่นๆ เป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปี^{[ 311 ]}

เครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนเป็นที่นิยมบริโภคกันอย่างแพร่หลายในหมู่ชาวมุสลิมในศตวรรษที่ 16 เจ้าหน้าที่มุสลิมบางคนพยายามห้ามเครื่องดื่มเหล่านี้โดยไม่ประสบความสำเร็จ เนื่องจากถือเป็น "เครื่องดื่มมึนเมา" ที่ต้องห้ามภายใต้กฎการบริโภคอาหารของศาสนาอิสลาม^{[ 312 ] [ 313 ]}

แบคทีเรียPseudomonas putida CBB5 สามารถดำรงชีวิตได้ด้วยคาเฟอีนบริสุทธิ์และสามารถย่อยสลายคาเฟอีนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และแอมโมเนียได้^{[ 314 ]}

คาเฟอีนเป็นพิษต่อนก^{[ 315 ]}และต่อสุนัขและแมว^{[ 316 ]}และมีผลเสียอย่างชัดเจนต่อหอยแมลงชนิดต่างๆ และแมงมุม^[ 317 ^]ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากความสามารถในการเผาผลาญสารประกอบที่ไม่ดี ทำให้มีระดับสูงขึ้นสำหรับปริมาณที่กำหนดต่อหน่วยน้ำหนัก^{[ 189 ] นอกจาก นี้}ยังพบว่าคาเฟอีนช่วยเพิ่มความจำด้านรางวัลของผึ้ง^{[ 19 ]}

คาเฟอีนถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มจำนวนโครโมโซมเป็นสองเท่าในข้าวสาลีแฮพลอย ด์^{[ 318 ]}

• แอดเดอรอลล์
• โคเคน
• ผลดีต่อสุขภาพของการดื่มชา
• รายชื่อสารประกอบทางเคมีในกาแฟ
• กาแฟคาเฟอีนต่ำ
• เมทิลลิเบอรีน
• สารกระตุ้นให้ตื่นตัว

• สเปกตรัม GMD MS
• คาเฟอีน: ChemSub ออนไลน์
• คาเฟอีนในตารางธาตุแห่งวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)