По своим физико-химическим свойствам кофеин – это алкалоид из группы метилк-сантинов; химическое название - 1,3,7-триметилксантин. Он содержится (до 2%) в зернах кофе, листьях чая, в растениях мате, гуарана, кола, и некоторых других
Природным источником получения кофеина служат отходы чайной промышленно-сти (чайная пыль, обрезки листьев и т.п.), бобы какао.
Кофеин оказывает фармакологическое действие на многие органы и системы ор-ганизма человека.
Кофеин часто используется при приготовлении продуктов питания, куда он входит в различном количестве
В медицине кофеин применяют при заболеваниях с угнетением дыхания, функций ЦНС и сердечно-сосудистой системы, при некоторых видах отравлений.
Основное эффект кофеина, благодаря которому он так популярен – стимулирую-щее действие на нервную систему. Он вызывает повышение умственной и физической ра-ботоспособности, уменьшение усталости и сонливости. Это действие кофеина на орга-низм мы и исследовали в своей работе.
Практическая часть данной работы состояла из 3 основных этапов:
1. Проведение опроса и психологических тестов.
2. Отбор проб слюны и их исследование на содержание кофеина
3. Обработка полученных результатов тестирования и количественного содержа-ния кофеина, сопоставление данных.
В эксперименте принимали участие учащиеся 9 классов МНОУ «Лицей». Испы-туемым предлагалось ответить на ряд вопросов, позволяющих определить, какие кофеин-содержащие продукты, в какое время и в каком количестве они употребляют.
Затем испытуемым были предложены тесты на скорость протекания мыслительных процессов и на устойчивость внимания. В первом тесте испытуемому предлагалось впи-сать пропущенные буквы в слова. Второй тест проводился по методу корректурной пробы – вычеркивание определенных букв. Затем подсчитывалось количество ошибок. После проведения тестов у испытуемых отбирались пробы слюны для исследования на содержа-ние кофеина.
Отбор проб слюны объемом 0,2-1мл проводился в пенициллиновые флаконы. Фла-коны с пробами закрывали резиновыми пробками и помещали в морозильную камеру хо-лодильника для сохранения проб.
Подготовка проб для исследования: Перед проведением анализа слюны для выде-ления кофеина и его очистки от других компонентов слюны, мы проводили экстракцию органическими растворителями. Для этого точный объем исследуемой слюны добавляли в стеклянные тюбы системы «Токсилаб», содержащие 2 мл смеси органических раствори-телей (закрытая система) и 1 г буфера (рН 8-9). Проводили экстракцию при интенсивном перемешивании в течение 5 мин. Далее исследуемый материал центрифугировался в тече-ние 5 мин со скоростью 2000 оборотов в минуту. Органический слой отделяли при помо-щи пипетки, помещали в металлические виалы и испаряли досуха при температуре 50°С.
Исследование полученных сухих остатков на содержание кофеина проводилось в химико-токсикологической лаборатории ГУЗ «Кемеровский областной клинический нар-кологический диспансер». В лаборатории исследования проводились методом высокоэф-фективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографе «Миллихром А-02». По результатам ВЭЖХ было определено суммарное количество кофеина и его основного ме-таболита теобромина в пробах.
По результатам опроса учащихся 9 классов было установлено, что наиболее попу-лярным кофеин-содержащим продуктом является чай черный, далее идут шоколад, зеле-ный чай, кофе, кола, энергетические напитки. Кофеин-содержащие продукты большинст-во опрошенных употребляют в течение всего дня, после 22 часов никто из опрошенных кофеин-содержащие продукты не употребляет.
По результатам психологических тестов были получены различные результаты. В тесте на скорость протекания мыслительных процессов правильные ответы составили от 64% до 96%. В Тесте №2 на устойчивость внимания были показаны результаты от 53% до 89% правильных ответов.
При исследовании слюны у 10 испытуемых не были обнаружены кофеин или его метаболиты. У остальных испытуемых содержание кофеина и его метаболитов в слюне было различным.
Выяснилось, что у некоторых испытуемых количество метаболита теобромина бы-ло больше, чем кофеина. Такое различие в содержании можно объяснит тем, что испы-туемые употребляли различные кофеин-содержащие продукты в различном количестве. Время с момента последнего употребления кофеин-содержащих продуктов до момента отбора слюны не определялось. Поэтому у испытуемых, которые употребляли кофеин-содержащие продукты раньше, количество кофеина меньше, чем теобромина. Возможно, на соотношение количества кофеина и теобромина влияют особенности метаболизма у испытуемых, или те пищевые продукты, которые употреблялись вместе с кофеин-содержащими.
При обработке результатов тестов выяснилось, что если учитывать только содер-жание кофеина в слюне и не учитывать содержание его метаболита, четкой зависимости между количеством правильных ответов и количеством кофеина в организме не проявля-ется. Однако если учитывать суммарное содержание кофеина и теобромина, установлено, что наилучшие результаты теста на скорость мышления достигли те испытуемые, у кото-рых в слюне было найдено наибольшее количество кофеина и теобромина. Аналогичная зависимость наблюдается и по результатам теста на устойчивость внимания.
Из общего ряда выделились 3 пробы с высоким содержанием кофеина и теоброми-на – более 3 мкг/мл. В этих пробах зависимость результатов от количества кофеина на-рушалась. Возможно, это связано с отрицательными эффектами кофеина при его высоких дозах.
Для установления зависимости между концентрацией кофеина и его основного ме-таболита в слюне с результатами тестов мы проводили расчет коэффициента корреляции с помощью компьютерной программы Excel. Установлено, что для 33 исследований прямая зависимость между двумя параметрами существует, если коэффициент корреляции со-ставляет более 0,33. В нашем случае для теста №1 коэффициенты корреляции составили: для кофеина – 0,348, для теобромина – 0,495, для их суммарной концентрации - 0,551. Следовательно, установлена прямая зависимость между результатами теста и концентра-цией кофеина, его метаболита и их суммарной концентрации. Для теста №2 прямая зави-симость существует только с концентрацией теобромина (коэффициент – 0,384)

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1) Среди обследуемых учащихся не выявлено злоупотребления кофеинсодержа-щими продуктами.
2) Чаще всего употребляется черный чай, в котором по содержание кофеина отно-сительно низкое. Кроме этого черный чай содержит полезные для организма вещества.
3) После 22 часов никто из испытуемых кофеин-содержащие продукты не употреб-ляет. Это исключает нарушение протекания нормальных биологических процессов в орга-низме из-за нежелательного воздействия кофеина.
4) Результаты проведенных тестов показывают, что кофеин увеличивает скорость протекания мыслительных процессов и способность к концентрации внимания.
5) Для получения более объективных данных необходимо увеличить число обсле-дуемых лиц, а также провести подобные исследования в других возрастных группах.
Кофеин в том или ином виде используют почти все, однако злоупотребляют им до-вольно редко. Из результатов большей части исследований можно заключить, что в уме-ренных дозах кофеин полезен для здоровья. Он помогает снять боль, минимизирует аст-матические синдромы и просто повышает настроение. Как стимулятор он придает бод-рость, повышает скорость реакции и способность к запоминанию.