כיצד הכימיה מתגייסת לייצור קפה נטול קפאין, והאם הוא אכן עדיף מבחינה בריאותית על קפה רגיל?

האגדה מספרת כי הקפה התגלה לפני כמה מאות שנים, על ידי רועה צאן באתיופיה. הרועה הבחין שכאשר העיזים שלו אכלו מצמח מסוים, הן התקשו להירדם בלילה. לימים כונה הצמח הזה "קפה", וצריכתו הפכה לחלק מחיי היומיום של מיליוני אנשים ברחבי העולם. אחת הסיבות המרכזיות לכך שאנשים שותים קפה היא כדי להתעורר, אם בבוקר ואם באמצע יום עבודה מתיש.

כאשר אנחנו צורכים קפאין, אנו מכניסים לגוף מולקולה המתחרה עם מולקולה בשם אדנוזין על קישור לקולטנים מסוימים במוח. בדרך כלל, כאשר הקולטנים האלה מזהים רמה גבוהה של אדנוזין, הם מעבירים פקודה הגורמת להאטת פעילות המוח, ולפיכך לעייפות ולנמנום. בשל הדמיון המבני בין קפאין לאדנוזין, קפאין יכול "לתפוס" את המקום של אדנוזין על הקולטנים, וכך למנוע תחושת עייפות.

למרות הערנות המוגברת המתלווה לשתיית קפה, ואולי בגללה, אנשים רבים בוחרים לשתות קפה נטול קפאין: כעשרה אחוזים מכלל צריכת הקפה העולמית היא של קפה נטול קפאין. אך האם קפה "נטול" הוא באמת בלי קפאין? כיצד מפרידים את הקפאין מהקפה והאם בתהליך הזה כרוכות סכנות בריאותיות?

ממר יצא קפאין

פולי קפה מכילים למעלה מ-400 מולקולות שונות המעניקות לקפה את טעמו וריחו האופייניים. כאשר רוצים להפוך קפה לנטול קפאין, האתגר הוא להוציא מהפולים את הקפאין, אך להשאיר בתוכם כמה שיותר מולקולות טעם וריח. כבר בשנת 1906 רשם לודוויג רוזליוס (Roselius) פטנט על שיטה להוצאת קפאין מקפה. לפי שיטתו של רוזליוס, יש להשרות את פולי הקפה במי מלח או בחומצה, לאדות את הפולים כדי לפתוח את הנקבוביות שבהם ולאחר מכן לשטוף אותם בממס הכימי בנזן. רוזליוס השתמש בבנזן בעיקר כדי להרחיק ביעילות את הקפאין מן הקפה, מבלי לפגוע בחומרי טעם וריח אחרים. שיטתו של רוזליוס אינה בשימוש כיום, בעיקר משום שבנזן הוא חומר מסרטן אפילו בכמויות זעירות.


400 מולקולות שונות מעניקות לקפה את הטעם והריח האופיינים. פולי קפה | צילום: Shutterstock

ממס ישיר

באופן מפתיע מעט, השיטה הנפוצה ביותר להרחקת קפאין מקפה דומה מאוד לשיטתו של רוזליוס, ושונה ממנה בעיקר בממס שבו משתמשים. אחרי אידוי פולי הקפה, שוטפים אותם במתילן כלוריד או באתיל אצטט (חומר הנמצא באופן טבעי בתפוחים, בבננות וגם בקפה), הקושרים קפאין היטב. לאחר מכן שוטפים את פולי הקפה במים, ונפטרים משאריות הממס על ידי אידוי הקפה בטמפרטורות גבוהות (מתילן כלוריד מתאדה בכ-40o  צלזיוס ואתיל אצטט מתאדה ב-77o צלזיוס). בדרך כלל חוזרים על תהליך זה כמה פעמים, עד שמצליחים להוציא כ-96 אחוז מהקפאין מהקפה. חשוב לציין, כי מִנהל המזון והתרופות האמריקאי אמנם מגדיר מתילן כלוריד כחומר מסוכן אם נחשפים לריכוז של 10 חלקים ממיליון (ppm) שלו במזון, אך אחרי השטיפה והאידוי נשאר בדרך כלל בקפה נטול קפאין ריכוז של פחות מחלק אחד ממיליון של מתילן כלוריד, כמות שאינה נחשבת מסוכנת כלל. אם נוסיף לכך את העובדה, שלאחר הרחקת הקפאין פולי הקפה עתידים לעבור גם קלייה בטמפרטורה של יותר מ-150o צלזיוס, הרי שהחשש להימצאות שאריות ממס כימי בקפה נטול קפאין קטן אפילו יותר.

זה נוזל? זה גז? לא. זה נוזל סופר-קריטי

בשנת 1967 הבחין הכימאי הגרמני קורט זוסל (Zusel) כי אפשר להפריד קפאין מקפה בעזרת פחמן דו-חמצני הנמצא במצב צבירה שהוא מעין שילוב של נוזל וגז, וידוע כ"נוזל סופר-קריטי" – מצב שאפשר להגיע אליו בטמפרטורות ובלחצים גבוהים. פחמן דו-חמצני במצב סופר-קריטי הוא צפוף כמו נוזל, אך יכול לעבור דרך פתחים זעירים כמו גז.

בהתבסס על תכונות אלו, פיתח זוסל שיטה ייחודית: משרים את פולי הקפה במכל לחץ עם מים חמים ואדים כדי לפתוח את נקבוביותיהם. לאחר מכן מעבירים דרך פולי הקפה פחמן דו-חמצני במצב צבירה סופר-קריטי, הסופח את הקפאין באופן סלקטיבי ובצורה טובה בזכות תכונתו הכמו-גזית לחדור דרך נקבוביות זעירות. הפחמן הדו-חמצני הקשור לקפאין יוצא למכל נפרד, שם הוא מקורר לטמפרטורה של 25o צלזיוס והופך לנוזל. הפחמן הדו-חמצני הנוזלי מועבר דרך מסננת ייחודית, הקושרת רק את הקפאין. כעת מחזירים את הפחמן הדו-חמצני למצב סופר-קריטי, ומשתמשים בו לסבב נוסף של הוצאת קפאין מפולי הקפה. בשיטה זו ניתן להוציא בין 96 ל-98 אחוזים מהקפאין שהיה בקפה, והיא פוגעת בטעם ובריח של הקפה במידה פחותה מאשר שיטת הממס הכימי.

שיטה אחרת להפרדת קפאין מקפה מבוססת רק על מים ומסנן פחם פעיל, הדומה למסנן שבמערכות ביתיות לסינון מים. שיטה זו אמנם אינה עושה שימוש בכימיקלים, אך היא פחות סלקטיבית לקפאין, כך שרק 96-94 אחוזים מכמות הקפאין ההתחלתית שבפולים מורחקת מהם.

לגדל קפה נטול קפאין

בשונה מכל השיטות שתיארנו עד כה, חוקרים יפנים דיווחו כי בעזרת הנדסה גנטית הצליחו לייצר זן מיוחד של פולי קפה, שתכולת הקפאין שבו נמוכה מלכתחילה ב-70 אחוזים מתכולת הקפאין בפולי קפה שלא עברו הנדסה גנטית. הפיתוח הזה אינו מתקרב ליעילותם של התהליכים המסחריים, אך מדובר ברעיון מעניין, שאולי יהפוך למסחרי ביום מן הימים. חוקרים אחרים מצאו באתיופיה זן נדיר של פולי קפה מסוג ערביקה שתכולת הקפאין שלהם נמוכה מאוד באופן טבעי. ייתכן שבעתיד יהיה אפשר להכליא אותו עם הזנים המסחריים של ערביקה, הזן הנפוץ ביותר של קפה.

השלכות בריאותיות

לאחר שהבנו איך אפשר להוציא את הקפאין מהקפה, ננסה להבין איך קפה נטול קפאין משפיע על הבריאות שלנו. ראשית, חשוב להבהיר כי למרות שמו, קפה נטול קפאין אינו נקי לחלוטין מקפאין. לשם המחשה, בעוד שכוס קפה רגילה מכילה בין 70 ל-150 מ"ג קפאין (הכמות המדויקת תלויה בסוג הפולים, באופן הקלייה ועוד), הרי שכוס קפה "נטול" קפאין עדיין מכילה כ-5 מ"ג קפאין (גם כאן, הכמות המדויקת משתנה). אם כן, ייתכן שההשפעות של קפה נטול קפאין על הבריאות לא יהיו כה שונות מהשפעותיו של קפה רגיל, שגם הן כנראה לא ניכרות במיוחד, לטוב או לרע. למשל, מחקר מקיף שריכז תוצאות מ-36 מחקרים, שכולם יחד הקיפו למעלה ממיליון משתתפים, לא מצא קשר ישיר בין צריכת קפה נטול קפאין לבין הסיכוי לחלות במחלות לב וכלי דם. מחקר אחר, שבדק את הקשר בין צריכת קפה, נטול ורגיל, לסיכוי להתפתחות סוג מסוים של סרטן כליות, לא הצביע על קשר בין צריכת קפה נטול קפאין לבין הסיכוי להתפתחות סוג זה של סרטן. משתי דוגמאות אלו עולה, כי מבחינה בריאותית שתיית קפה נטול קפאין אינה שונה מהותית משתיית קפה רגיל.

אז האם יש סיבה בריאותית לשתות דווקא קפה נטול קפאין? לדברי משרד הבריאות הישראלי וארגון הבריאות העולמי, מומלץ לנשים הרות לא לצרוך יותר מ-300 מ"ג קפאין ביום, כמות הנמצאת בערך ב-3-2 כוסות קפה. הנחיה זו אינה מחייבת מעבר לקפה נטול. מעניין להבחין כי אף שאין הנחיה ברורה להימנע משתיית קפה המכיל קפאין מסיבות בריאותיות, אנשים לא מעטים עושים זאת בשלב מסוים על דעת עצמם. במחקר מקיף בסן דייגו, קליפורניה, נמצא כי 80 אחוזים ממשתתפי המחקר עברו לשתות קפה נטול קפאין בערך בגיל 50 מסיבות בריאותיות, אך רק 10 אחוזים מהם עשו זאת בהמלצת רופא.

אם אתם אוהבים את הטעם והריח של הקפה, אבל אינכם אוהבים את תחושת הערנות המוגברת שהוא גורם, קפה נטול קפאין הוא אפשרות טובה בעבורכם. נראה שאין סיבה אמיתית לחשוש מבעיה מיוחדת עקב שתיית קפה נטול קפאין, אך גם אין סיבה לתלות בו תקוות רפואיות גדולות. אם אתם מחפשים דרכים לצמצם את הסיכוי שתחלו במחלות לב, סוכרת או סרטן, מוטב שתקפידו על פעילות גופנית ותזונה מאוזנת. וכן, אפשר לקנח את הפעילות בכוס קפה. גם נטול.

הכתבה מספקת מידע מדעי כללי בלבד ואין לראות בתוכנה תחליף לייעוץ רפואי אישי אצל אנשי מקצוע

 

 

6 תגובות

  • עמיחי

    קפאין וכאבי ראש

    שלום לביא.
    כמי שעבר לפני שנתיים לקפה נטול קפאין, קראתי ולמדתי רבות מהמאמר.
    אני ורעייתי עברנו לנטול לאחר שבמספר צומות שלא שתינו קפה בבוקר, חטפנו כאב ראש מהדהד.
    דבר שהוביל אותנו למסקנה שאנו מכורים לא רק לריח ולטעם של קפה, אלא גם פיזית הגוף שלנו 'מכור' לקפאין.
    בסוגיה זו לא נגעת במאמר למרות שהיא רלוונטית מאוד, קפאין כחומר ממכר.
    אשמח להתייחסות, האם הגוף מייצר תלות בקפאין?
    אם כן, מאיזה כמות?
    והאם ישנו קשר בין העדר קפאין לכאבי ראש?
    תודה.
    שונה טובה.
    עמיחי

  • לביא

    קצת על קפאין וכאב ראש

    שלום עמיחי,
    צריכה קבועה של קפאין אכן עלולה לגרום לתלות פיזיולוגית בו, אך זה עדיין לא בהכרי הופך קפאין לחומר ממכר מבחינה פסיכולוגית. לשם המחשה, אין להשוות את ההשלכות החברתיות, כלכליות והתנהגותיות של התמכרות לאלכוהל או עישון להשלכות של התלות בקפאין.
    עם זאת, הופעתם של כאבי ראש (ותסמינים נוספים) בעת הפסקת צריכת קפאין היא מוכרת, אך גם היא בד"כ עוברת לאחר כמה ימים לכל היותר. מחקר אחד מצא בין היתר כי הפסקת צריכה קבועה של קפאין גורמת להגברת מהירות זרימת הדם בכלי דם מסויימים במח, שעלה בקנה אחד עם דיווחים של נבדקים על כאב ראש. לגבי כמויות, במחקר המסויים הזה בדקו השפעה של צריכה יומית של 400 מ"ג קפאין (בין 2-3 כוסות) למשך 14 יום. אולם, סביר שהמינון המדוייק שגורם לתלות הוא מאוד אישי, ותלוי בין היתר במשקל.
    בנוסף, יש עדויות לכך כי אדנוזין, המולקולה שקפאין מתחרה על קולטנים שלה במח, יכול לגרום לכאבי ראש. צריכת קפאין קבועה גורמת להגדלת כמות קולטני האדנוזין במח כדי לחפות על אלו ש"נתפסו" על ידי קפאין. כאשר מפסיקים לשתות קפאין, הרבה יותר אדונזין נקשר לקולטנים מאשר במצב "רגיל", מה שיכול להסביר את התפתחות כאבי הראש.
    הסבר ידידותי יש בסרטון הזה: https://www.youtube.com/watch?v=foLf5Bi9qXs
    ומחקרים יש כאן: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2738587/ (הגברת זרימת הדם כגורם לכאבי ראש)
    וגם כאן: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5366829/ (אדנוזין וכאבי ראש)

  • אבישג

    השפעה בריאותית של קפאין

    היי לביא נהניתי לקרוא את הכתבה באופן אישי אני עברתי על דעת עצמי למוצרים פחותי קפאין וזה עזר לי בכמה בעיות בריאותיות במערכת העיכול
    כאבים בקיבה, מעי רגיז ובמיוחד לטחורים ראיתי השפעה ישירה על פי הטבעת אם אני צורכת קפאין או לא

  • לביא

    שלום אבישג. תודה על השיתוף.

    שלום אבישג. תודה על השיתוף. אני שמח ששינוי התזונה סייע לך בכמה נושאים בריאותיים. זו הזדמנות טובה לחדד את הנקודה שהמידע שנמסר בכתבה נועד להציג כמה עקרונות בסיסיים, המגובים במחקרים, לגבי השפעות קפאין על הבריאות, ואינו מתיימר להקיף את כלל ההשפעות האפשריות של קפאין.

  • יאשה

    טקסולוגיה

    תודה על הכתבה המעניינת.
    למען הדיוק - ערביקה אינה סוג ולא זן של קפה אלא מין Coffea arabica.

  • לביא

    תודה על הדיוק בטקסולוגיה