咖啡提神的原理
在人体内有一种化学物质叫腺苷，它是一种神经调质。当腺苷与腺苷受体结合时，会抑制神经传导，让人产生疲劳感，这是身体发出需要休息的信号。而咖啡中含有的咖啡因会和腺苷竞争，抢着和腺苷受体结合。这样一来，腺苷就无法与受体结合来传递疲劳信号，从而使人不感到疲劳，警觉性随之提高，更能集中注意力，这就是很多人喝完咖啡后觉得自己“不困了”的原因。
咖啡因对大脑有着直接的刺激作用，它能够兴奋大脑皮层，减少疲劳感，让人可以集中精力处理各种事务，进而提高工作效率并增加积极性。此外，咖啡因还具有提高记忆的功能，例如短时间增强识别能力、缩短反应时间、提高瞬时口头记忆力等。同时，在运动方面，咖啡因可以增强人的运动能力，提高敏捷程度，有助于运动员取得更好的成绩。而且，咖啡因能刺激交感神经，促进胃酸分泌，从而起到助消化的作用。
咖啡中具有提神作用的成分
咖啡中具有提神作用的主要成分是咖啡因。咖啡因是全球消费最广泛的中枢神经系统兴奋剂，除咖啡外，还常见于能量饮料、茶和巧克力等诸多食品中。它是一类黄嘌呤类生物碱，主要作用于中枢神经系统，能够提高中枢的警觉性，在身体疲劳的时候提供必要的刺激，减少睡眠，维持亢奋状态，是咖啡的主要原料，也是最常见的精神活性物质。一般情况下，一杯咖啡中含50 - 400mg咖啡因不等。
除了咖啡因，咖啡中的单宁酸，以及咖啡的香苦酸醇对人体的神经系统也有一种刺激作用。人的中枢神经系统一旦受到这种刺激，就会产生各种应激反应，也就是中枢神经系统作用，让人显得比较精神，但这些成分相对咖啡因而言，提神效果较弱。就活性成分而言，咖啡中还含有绿原酸、葫芦巴碱、咖啡醇等成分，不过它们主要不是发挥提神的作用。
不同种类咖啡的提神效果差异
不同种类的咖啡，其提神效果存在差异，这主要取决于它们所含咖啡因的量以及其他成分的不同。
首先，从咖啡豆的品种来看，全球有两个最主要的经济咖啡豆品种，阿拉比卡咖啡和罗布斯塔咖啡。阿拉比卡咖啡的咖啡因含量较低，为0.8 - 1.5％，而罗布斯塔咖啡则有1.7 - 4％的咖啡因，相差1倍之多，所以罗布斯塔咖啡相对来说可能具有更强的提神效果。
在常见的咖啡饮品方面，现制现售的咖啡饮料中，美式咖啡的提神效果大于摩卡和拿铁咖啡。因为在对这些咖啡进行咖啡因含量检测时发现，现制现售咖啡每杯的咖啡因含量都超过了100mg，范围在106mg - 333mg，其中美式咖啡的咖啡因含量相对较高。
低因咖啡则是一个特殊的种类，它只含有微量的咖啡因，所以其提神效果与其他常规咖啡相比非常微弱，很多不适合摄入咖啡因的人群，或者是处于不适合摄入咖啡因时期的人群，会选择低因咖啡。
此外，不同的冲泡方式和制作工艺也可能影响咖啡的提神效果。例如，冷萃咖啡液、挂耳咖啡等，它们的咖啡因含量因制作方式的不同而有所差异，从而在提神效果上也会有所不同。一条冷萃咖啡液（33ml）的咖啡因含量大约为100 - 150mg；一包挂耳咖啡（10g粉）的咖啡因含量大约为80 - 100mg。
咖啡提神效果与其他饮品的比较
在提神饮品中，茶和咖啡是比较常见的。茶当中含有咖啡因、茶碱、茶氨酸等成分，其中咖啡因和茶碱具有提神作用，茶氨酸是一类更加温和长效抗疲劳物质。虽然茶叶的咖啡因含量平均值（2% - 4%）大于咖啡豆（1% - 2%），但不同品种的咖啡豆和茶叶所含咖啡因的含量有很大差异，不能简单地根据这个平均值来判断两者的提神效果。一般来说，咖啡的提神作用相对更直接和强烈，茶的提神效果则比较温和、长效。
与能量饮料相比，能量饮料中也含有咖啡因等提神成分，但能量饮料中通常还含有其他成分如牛磺酸、维生素等，这些成分可能会协同或影响咖啡因的提神效果，并且能量饮料的目标更多是针对快速补充能量和提神醒脑，与咖啡单纯依靠咖啡因等成分提神有所不同。
相比于普通的软饮料，如可乐等，咖啡的提神效果更为显著。普通软饮料中可能含有极少量的咖啡因或者根本不含咖啡因，所以在提神方面无法与咖啡相比。
如何最大程度发挥咖啡的提神功效
要最大程度发挥咖啡的提神功效，需要考虑以下几个方面。
一、控制咖啡因摄入量
根据FDA的建议，一个健康的成年人每人每天的咖啡因摄取量不宜超过400mg。不同类型的咖啡饮品咖啡因含量不同，例如一杯中杯美式（350ml）的咖啡因含量大约为150 - 200mg；一杯中杯拿铁（350ml）的咖啡因含量大约为75mg；一杯速溶咖啡的咖啡因含量大约为75 - 100mg；一条冷萃咖啡液（33ml）的咖啡因含量大约为100 - 150mg；一包挂耳咖啡（10g粉）的咖啡因含量大约为80 - 100mg。如果摄入过多的咖啡因，可能会出现焦虑、心跳加速、影响睡眠、肠胃不适等不良反应，反而影响正常的生活和工作，所以要根据自身情况合理控制咖啡的饮用量。
二、选择合适的饮用时机
咖啡因在体内的作用有一定的时间规律。仅需2 - 5分钟，咖啡因就能抵达大脑，并在摄入后的45 - 90分钟之间达到峰值。喝咖啡后的45分钟到4小时内，会有源源不断的咖啡因发挥提神作用。如果知道自己在某个时间段容易犯困，例如总在早上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。
三、选择合适的咖啡种类
如前面所述，不同种类咖啡的咖啡因含量不同，罗布斯塔咖啡的咖啡因含量高于阿拉比卡咖啡，所以如果单纯追求提神效果，罗布斯塔咖啡可能更合适。在咖啡饮品中，美式咖啡的咖啡因含量相对较高，提神效果较好。而低因咖啡因为咖啡因含量极低，不适合用于提神目的。
四、正确的饮用方式
避免在咖啡中加入过多的糖、奶精等添加剂，这些添加剂可能会影响咖啡因的吸收速度和效果。此外，空腹喝咖啡可能会对肠胃造成刺激，影响身体健康的同时也可能影响提神效果，所以最好在饭后适量饮用咖啡。