カフェインはどのように製造されていてどのような効果・問題点があるのか

仕事に集中するため、眠気を覚ますためなどいろいろな理由でカフェインを摂取している人は多いはず。2012年には海外から「モンスターエナジー」「burn」が日本に上陸するなどして、エナジードリンクの種類もかなり豊富になってきています。ではそのカフェインは実際は体にどういった影響を与えて、どういった問題があるのか、そもそもどうやって作られているのか、解説したインフォグラフィックが登場しました。

Inside the Overstimulated, Underregulated Caffeine Industry | Wired Science | Wired.com
http://www.wired.com/wiredscience/2013/01/ff-caffeine/

◆各製品のカフェイン含有量

まずは各エナジードリンクにはどれぐらいカフェインが含まれているのか、含有量の多い順に並べるとこうなります。参考として、錠剤についても記載されています。

320mg(約470ml)：Rockstar Energy Drink 2x
320mg(2錠)：Zantrex3
224mg(約470ml)：NOS Energy Drink
208mg(約56ml)：5-hour ENERGY
200mg(1錠)：NoDoz
160mg(約470ml)Monster Energy Drink
149mg(約60ml)：Stacker2 6 Hour Power
100mg(約35ml)：CLIF SHOT Energy Gel
100mg(1粒)：Stay Alert Gum
80mg(約250ml)：レッドブル・エナジードリンク
60mg(約2.4ml)：MiO Liquid Water Enhancer
69mg(約350ml)：PEPSI MX
54mg(約350ml)：Mountain Dew
50mg(約350ml)：Starbucks Refreshers
50mg(1枚)：Energy Sheets
47mg(約350ml)：Diet Coke
35mg(約350ml)：コカ・コーラ

◆合成カフェインの製造工程

合成カフェインは、アンモニアから生成された窒素を多く含む尿素(画像内1番)から合成しています。尿素をまずはメチルアミンのような薬剤とギ酸へ変化させ(2番)、さらにカフェインのような特性を持つテオフィリンへと変化させます(3番)。最後に、テオフィリンをメチル化させると純粋な合成カフェインが完成します(4番)。

最近ではほとんどのカフェインが中国で生産されていて、合成カフェイン工場の近くを歩くと猫のおしっこのような臭いがするそうです。

◆天然カフェインの製造工程

天然カフェインはコーヒー豆から抽出します。まずは豆を16階あるタワーの頂上まで持ち上げて、そこから落とします(画像内1番)。

このとき、高圧力の二酸化炭素を用いて落下中の豆からコーヒーの風味を損なうことなくカフェインを取り除き(2番)、水と混ぜます(3番)。

混ざったあと、圧力が下がったところで二酸化炭素を分離し(4番)、カフェイン水はタンクに貯蔵(5番)。だいたいこの時点でカフェインの割合は0.2％ほど。ここから水分を蒸発させてシロップのように濃縮していきます(6番)。

濃縮した液体を回転ドラムに注いで乾燥させると(7番)、最後にフレーク状の粉が残ります。これが純度約95％の天然カフェイン。アメリカで1番大きな天然カフェイン製造会社はMaximus Coffee Groupで、年間約4500万キロの豆からカフェインを製造しています。

◆カフェインの効果と問題点について

・カフェインの体への効果
カフェインが体にもたらす効果は部位別に見るとこんな感じになります。

頭：疲れを知らせる神経伝達物質アデノシンが通常占有するレセプター(受容体)をカフェインがブロックすることにより、エネルギーと覚醒感をもたらします。また、カフェインは記憶力も強化します。
腕：上半身(ジムに通う女性での研究結果)と持久力(2000メートルのボート競技でレース時間が平均1％以上短縮)を強化する効果がカフェインにあることが2010年の研究で発表されました。
目：Navy SEALs(アメリカ海軍の特殊部隊)研修生の研究では、200mg～300mgのカフェインにより、警戒反応時間と視覚反応時間の改善がみられました。
手：1912年の研究では、38歳の女性タイプライターのスピードを向上させたことが報告されましたが、最近の研究では細かい運動のパフォーマンスを損なうことが明らかになっています。
足：ランナーはカフェインから多くの効果を得られるようで、たとえば走り続けたときの限界までの時間を延ばすことができたりします。一般的に、アスリートがカフェインの恩恵を最大限に受けるためには、体重1kgあたり3mg～6mgのカフェインを摂取する必要があります。体重80kgの選手であればカフェイン約480mg、レッドブルで換算すると6本飲む必要があります。

・カフェインの問題点
カフェインには中毒性と脱水症を引き起こす利尿効果があり、カフェインを過剰摂取すると、最悪の場合、心肺停止で死亡します。アメリカ食品医薬品局(FDA)では、カフェインによる13人の死亡例についてあまり多くのデータを公表していませんが、少なくとも3例の死亡原因は心臓発作でした。通常、致死量のカフェインというのは相当なもので、、2010年4月のイギリス人マイケル・ベッドフォードさんの事例では、純粋なカフェイン粉末2さじ分をエナジードリンクで飲み下したのち、嘔吐して倒れ死亡したと報告されています。この事例では、カフェイン約5g以上(5-hour ENERGYを24缶飲んだときと同等)を摂取したことになります。