Koffein in Kaffeepflanzen hält mehr fern als nur die Insekten

Eine Kaffeeblüte enthält nur wenige Mikroliter Nektar, und ein Teil davon ist versetzt. Koffein steckt darin in Konzentrationen zwischen 0,003 und 0,253 mM, weit unterhalb dessen, was ein Mensch schmecken könnte, und dennoch genug, um bei dem Insekt, das davon trinkt, eine Spur zu hinterlassen. Neben dem, was in den Blättern sitzt, ist der Koffeingehalt einer Blüte kaum der Rede wert. Er ist zugleich der Teil, von dem eine Wirkung nachgewiesen wurde.

Fast alles, was über Koffein geschrieben wird, beginnt bei der Tasse. Die Pflanze war früher da, und ihre Gründe haben mit dem Morgen eines Menschen nichts zu tun.

Was der Nektar der Kaffeeblüte tatsächlich enthält

Eine Arbeitsgruppe der Newcastle University untersuchte den Nektar von drei Coffea-Arten, C. canephora, C. arabica und C. liberica, dazu drei Citrus-Arten, und veröffentlichte das Ergebnis 2013 in Science. Wo Koffein vorhanden war, lag die Konzentration zwischen 0,003 und 0,253 mM. Der gesamte Zuckergehalt desselben Nektars bewegte sich zwischen 0,338 und 0,843 M, und genau darauf hat es eine Biene abgesehen.

Häufiger trat Koffein im Nektar von Coffea canephora auf als bei den beiden anderen, und diese Art wies die höchste mittlere Konzentration aller untersuchten Pflanzen auf. Dieselbe Gattung, eine andere Chemie, und der Unterschied läuft in dieselbe Richtung wie jener in den Bohnen.

Dreimal so viele Bienen erinnerten sich an den Duft

Die Bestandsaufnahme war nur der Aufbau. Dieselbe Gruppe konditionierte Honigbienen darauf, einen Blütenduft mit einer Zuckerbelohnung zu verknüpfen. Ein Teil der Belohnungen bestand aus reiner Saccharose, ein anderer enthielt 0,1 mM Koffein, eine Dosis genau innerhalb der Spanne, die zuvor in echten Blüten gemessen worden war. Während des Trainings lernten beide Gruppen etwa gleich schnell. Der Unterschied zeigte sich später.

Dreimal so viele Bienen erinnerten sich 24 Stunden danach an den konditionierten Duft und reagierten, als sage er Futter voraus. Nach 72 Stunden taten das immer noch doppelt so viele. Das Gedächtnis der Bienen gilt nicht als etwas, das eine Blüte verbessert, und der Effekt beruhte nicht darauf, dass die Tiere schlicht besser rochen.

Der Mechanismus ist derselbe wie anderswo. Koffein blockiert Adenosinrezeptoren, und dieser Antagonismus verstärkt jene Neuronen im Pilzkörper, mit denen eine Biene Gerüche lernt. Zellen, die schwach geantwortet hätten, antworten kräftiger, und die zurückbleibende Spur hält.

Eine Dosis, die knapp unterhalb von bitter bleibt

Bienen schmecken Koffein. Sie tragen Neuronen, die es in Sensillen an den Mundwerkzeugen erkennen, und sie verweigern Zuckerlösungen, sobald das Koffein über 1 mM steigt. Diese Grenze erreicht der Nektar nie. In allen untersuchten Blüten blieb die Konzentration unter 0,3 mM, also bei 0,058 mg/ml.

Dem steht der Rest der Pflanze gegenüber, wo in Blatt- und Samengewebe Werte von bis zu 24 mg/ml berichtet wurden. Die Blüte ist keine verdünnte Fassung des Blattes. Sie ist eine andere Dosis mit einer anderen Aufgabe, und dieselbe Substanz wirkt bei der einen Konzentration abschreckend und bei der anderen belohnend. In der Tasse gilt dieselbe Logik, weshalb Koffein für eine Bitterkeit verantwortlich gemacht wird, die es kaum verursacht.

Wo Koffein in Kaffeepflanzen tatsächlich entsteht

Die Koffeinbiosynthese verläuft über drei Methylierungsschritte an einem Xanthosingerüst, an den Positionen 7-N, 3-N und 1-N. Die Zwischenstufen lohnen ihre Namen: zuerst 7-Methylxanthosin, dann Theobromin, jenes Alkaloid, das die Schokolade trägt, und erst danach Koffein.

Der Ort dieses Geschehens ist nicht die Bohne. Forscher verfolgten beide Arten durch die Entwicklung von Blatt und Frucht und fanden, dass junge Kaffeeblätter die höchsten Konzentrationen der gesamten Pflanze enthalten, mit 3 Prozent des Trockengewichts bei Robusta gegenüber 1,6 Prozent bei Arabica. In ausgewachsenen Blättern sinkt der Wert auf 70 Prozent des Niveaus im jungen Blatt.

Junger Austrieb ist das, was ein Baum nicht verlieren darf. Dort sitzt die Chemie.

Was davon in der Bohne übrig bleibt

Bis der Samen reif ist, hat sich der Abstand verringert, ohne zu verschwinden. In der reifen Bohne liegt der Koffeingehalt bei Robusta 50 Prozent höher als bei Arabica, ein Unterschied, der lange vor der Ernte feststeht und an dem später kein Röster mehr etwas ändert. Welche Art ein Betrieb pflanzt, ist ebenso eine Entscheidung über Krankheitsdruck und Höhenlage wie über Geschmack, weshalb die Sorten, die den vom Rost getöteten Bäumen folgten ebenso Chemie wie Agronomie sind.

Die Zeile auf der Packung, auf die es ankommt, ist damit die Art und nicht die Röstung. Robusta-Bohnen waren nie eine stärkere Fassung derselben Pflanze. Sie stammen von einem Baum, der mehr seines Budgets in ein einziges Molekül steckte, angefangen bei Blättern, die nie in eine Tasse gelangten.