咖啡，这种深受人们喜爱的饮料，它的香气、味道和提神效果使得无数人为之倾倒，可谓是学生和打工人的“续命神器” 。但奇怪的是，咖啡的提神效果堪称“玄学”：有人喝一杯就能顶一天 ， 有人得一天喝两三杯才能支棱起来；有人大晚上喝上一杯，照睡不误，有人坚持“过午不喝”，不然失眠一整夜……这背后的原因是什么？咖啡提神的背后又有怎样的奥秘？
为什么喝咖啡就能不犯困？
一千多年前?羊品尝咖啡的珍贵影像（误）丨作者自制
咖啡为什么能让羊和人兴奋呢？主要的原因就是咖啡中含有一种中枢神经系统的兴奋剂--咖啡因 。咖啡因不只存在于咖啡中，像能量饮料、茶叶、奶茶、可乐中都有 。我们大脑中负责产生困意的是腺苷和腺苷受体 。咖啡因的分子结构类似于腺苷，能够抢先结合到腺苷受体 ， 占据原属于腺苷的位置，从而阻止腺苷与腺苷受体结合，使我们感到清醒和精神焕发 。咖啡之所以能提神醒脑，正是因为咖啡因通过这种机制“挟持”了大脑，阻断了犯困信号的正常传递 。
咖啡因和腺苷有相似的化学结构丨图源网络
咖啡因对我们身体的影响远不止于此 。它还可以增加心脏的搏动频率 ， 提高血压，甚至影响我们的情绪 。这也就是为什么有些人在喝咖啡后会感到焦虑或者亢奋的原因 。
为什么咖啡的效果因人而异？
每个人对咖啡因的反应都是不同的 。不同个体之间对咖啡因代谢速率存在较大差异，可能主要归因于肝脏中与咖啡因代谢相关酶的效率 。我们的基因、年龄、体重甚至是性别都会影响我们对咖啡因的反应 。
更具体地说，有些人的肝脏可能具有更多的细胞色素氧化酶等肝酶，这使得他们可以快速地分解咖啡因，使其效果减弱；而有些人则可能因为缺少这些酶的原因，对咖啡因的敏感度更高，可能喝了咖啡心脏突突又手抖的 。对于这部分人来说，还是要注意控制摄入咖啡因的量 。
另外提一点 ， 有些奶茶中的咖啡因含量甚至比咖啡还要高好几倍，这也是很多人喝完奶茶难以入眠的原因 。
咖啡：乐 。丨图源网络
有些经常喝咖啡的人可能会发现，咖啡越来越“不管用”了 。这是因为如果持续性地摄入咖啡因，咖啡因老是抢占腺苷的受体，体内游离的腺苷就越来越多 。这样反而会让人更加容易犯困 。如果已经出现这种情况，就需要缓一缓 ， 多进行休息，等体内腺苷被分解掉一部分 ， 让大脑重新燃起对咖啡因的爱 。另外，研究发现 ， 长期摄入咖啡因会增加腺苷受体的数量，来接收游离在外无家可归的腺苷 。这反而会让人容易犯困 ， 从而对咖啡更加依赖 。
不想失眠如何喝咖啡？
有人喜欢咖啡的香醇，也有人不适应咖啡的苦涩 。有人说喝咖啡有很多好处，也有人害怕喝咖啡后会心慌 。如果你是恰好那种喝了咖啡就会失眠的人，那么有没有什么办法在不失眠的情况下享受咖啡的香醇呢？
类比到医学领域，药物在体内的代谢过程也按一级动力学过程进行，故而药物在体内也存在相对稳定的半衰期 ， 遵从类似的规律，称作药物消除半衰期或血浆半衰期 ， 其具体定义是药物在生物体内浓度下降一半所需要的时间 。因此t时刻体内药物浓度N满足：
N = N×(1/2)
其中N是初始时刻药物浓度，T是半衰期 。
浓度随时间变化曲线丨作者自制
咖啡因的半衰期大约为3到5小时（平均取4小时） ， 也就是说，咖啡因在被人体完全吸收后，大约4小时后，体内的咖啡因浓度减半，8个小时后减到四分之一 ， 以此类推 。所以，对咖啡因敏感的人应该尽量避免在睡前几小时内喝咖啡 。
知道了这个原理，你也可以对照不同咖啡的咖啡因含量表，然后来计算需要在睡前提前多长时间来喝咖啡！
不同咖啡的咖啡因含量表丨图源网络
打个比方，小编睡前喝咖啡因含量较低的红茶拿铁，发现不会影响睡眠，也就是在要睡觉的时候N=40mg 。那么如果我有天想喝咖啡因含量较高的美式咖啡N=150mg，就需要提前t=ln(15/4)/ln2 ?T≈ 1.91 T，也就是需要提前大约7小时零38分钟来喝 。这样通过简单的计算，就可以精确而优雅地喝咖啡啦！
或者，你可以干脆选择低咖啡因或者无咖啡因的咖啡（没错，无咖啡因咖啡真的存在） 。现在市场上有低咖啡因或者无咖啡因的咖啡供你选择，这些咖啡的味道和普通咖啡几乎没有区别 ， 但是却可以让你避免失眠 。再睡不着，就只能用助眠的热牛奶或者热巧克力代替咖啡了 。
喝咖啡的正确姿势
首先，想用咖啡提神，得先下手为强，赶在犯困之前喝！
咖啡从入口到吸收是需要时间的 。一般喝完咖啡后 45 分钟左右，咖啡才被人体充分吸收 ， 99% 的咖啡因会开始发挥作用 。半衰期就按 4 小时来计算，也就是说，喝咖啡后的 45 分钟到 4 小时零45 分钟内，咖啡因浓度较高 ， 会持续发挥提神作用 。当然，提神效果应该是越来越差的 。（这也说明了为什么喝完咖啡越工作越困......）如果你总在早上 10 点犯困，那就在 9 点半左右来一杯咖啡 。想在下午保持清醒 ， 那就赶 1 点左右喝咖啡 。
另外，喝完咖啡后先睡一会儿再工作，也是个很好的提神方法 。据英国一项新的研究发现，午睡前先喝一杯咖啡 ， 能让午觉醒来后精神更好 。这是由于短时间的睡眠能帮助大脑清除产生睡意的腺苷，与此同时，咖啡因需要一定时才能发挥功效，而这时午睡刚好醒来 。研究人员将这种模式称为咖啡小憩 ， 他们声称，在午睡前喝杯咖啡能提高咖啡因对大脑的影响，提高记忆 。
其次 ， 喝咖啡一定要适量！
适量饮用咖啡不仅可以提神，还对健康有一定好处 。近年来，咖啡被世界各地的研究者证实对健康具有多重有意的功效 。喝咖啡或可降低患大肠癌和肝癌的风险 ， 降低心血管疾病风险 。发表在《英国医学杂志》上的一项研究还表明，咖啡因可能还具有减肥功效，血液中咖啡因含量高可能会抑制体内的脂肪含量，并且降低患Ⅱ型糖尿病的风险 。
咖啡确实有诸多好处 ， 但是过量饮用也会带来一些不良后果 。短期表现有失眠、心慌等 。长期、重度（每天 6 杯或以上）的咖啡摄入反而能增加血液中脂肪的量，并且显著提高患心血管疾病的风险 。
所以，即便非常喜欢 ， 我们也应该适量有节制地饮用咖啡 ， 控制摄入咖啡因的量 。一般来说，每天最多喝3-4杯（约400毫克咖啡因）的咖啡是安全的 。另外，也应该注意咖啡的糖分和奶油含量，过多的糖分和奶油会增加热量摄入 。
最后，不要依赖咖啡 ， 忙碌过后适当休息才是最好的 。
要记住，咖啡只会推迟疲惫的到来，但不能消除疲惫 。当咖啡因被代谢，疲惫依然会显现 。腺苷虽说能通过休息清除，常年睡眠不足会引起更多健康问题 。当你松弛下来再去喝杯咖啡 ， 会发现咖啡最迷人的不是清醒和克制，而是它的香醇 。
如果喝咖啡不提神，那就把咖啡打翻 。如果不够，就打翻在电脑上……丨图源网络
咖啡是一种神奇的饮料，它既可以提神醒脑，又可以带给我们愉悦的口感 。只要我们正确地、适量地饮用，就可以从中获益 。下次当你手中拿着一杯咖啡时，不妨想一想这背后的科学原理 ， 或许会有不同的体验哦！
参考文献
“Caffeine and the central nervous system: mechanisms of action, biochemical, metabolic and psychostimulant effects.” Fredholm, B.B., B?ttig, K., Holmén, J., Nehlig, A., & Zvartau, E.E. (1999). Pharmacological reviews, 51(2), 83-133.
“Coffee and health: a review of recent human research.” Higdon, J.V., & Frei, B. (2006). Critical reviews in food science and nutrition, 46(2), 101-123.
“The World of Caffeine: The Science and Culture of the World’s Most Popular Drug.” Bennett Alan Weinberg, Bonnie K. Bealer. (2001). Routledge.
Healthline: 9 Unique Benefits of Coffee
喝了咖啡睡不着，请问如何解咖啡？ ， 知乎
《喝咖啡不仅能减肥，还能降低死亡风险？但很多人都没喝对……》，科普中国
【为啥你喝一口咖啡就睡不着，他喝多少都没事？】编辑：Childe