Dr. Adam Ayaita, Februar 2023; letzte Aktualisierung im April 2025

Oft wird unterschätzt, wie lange Koffein wirkt – und dass die Dauer der relevanten Wirkung auch von der konsumierten Menge abhängt. Ich demonstriere in diesem Beitrag, dass und warum auch Kaffee am Morgen und Vormittag (insbesondere bei zu großen Mengen) den nächtlichen Schlaf rauben kann.

Grundlagen

Der Abbau von Koffein folgt einer exponentiellen Funktion. Bei einer solchen exponentiellen Abnahme wird eine Größe (hier die Koffeinmenge im Blut) pro Stunde mit einem bestimmten prozentualen Faktor (dem Abnahmefaktor) multipliziert. Nach einer bestimmten Zahl von Stunden ist dann noch die Hälfte der Ausgangsmenge vorhanden. Dieser Zeitraum wird als Halbwertszeit bezeichnet. Die Halbwertszeit von Koffein liegt bei durchschnittlich 4 Stunden und kann sich zwischen Menschen unterscheiden (Quelle).

Aus der Halbwertszeit (H) kann auf den Abnahmefaktor (f) geschlossen werden. Und zwar ist durch die Definition der Halbwertszeit bekannt, dass, wenn eine Ausgangsmenge (M) H-mal mit dem Abnahmefaktor multipliziert wird, noch 50% der Ausgangsmenge vorhanden sind. Das heißt:

M * f^H = 0,5M

(Das Symbol ^ steht dafür, dass danach ein Exponent folgt.) Division der Gleichung durch M ergibt:

f^H = 0,5

Nun wird auf beiden Seiten die H-te Wurzel gezogen (d.h. mit 1/H potenziert), so dass:

f = 0,5^(1/H)

Ich gehe im Folgenden von der durchschnittlichen Halbwertszeit von Koffein aus (d.h. H = 4 Stunden). Somit ergibt sich der folgende Abnahmefaktor:

f = 0,5^(1/4) = 0,84

Die Koffeinmenge im Blut wird also (bei durchschnittlicher Halbwertszeit) stündlich mit dem Faktor 0,84 (d.h. 84%) multipliziert.

Veranschaulichung und Beispiel

Gehen wir nun zur Veranschaulichung davon aus, dass um 8:30 Uhr 1 Liter Kaffee konsumiert wird (und dass im weiteren Verlauf des Tages kein weiteres Koffein aufgenommen wird). Üblicherweise werden pro 100 ml Kaffee 5-6 Gramm (g) Kaffeepulver verwendet; ich gehe daher im Folgenden von 5,5 g Kaffeepulver pro 100 ml Kaffee aus. Arabica-Bohnen (diese enthalten weniger Koffein als Barista-Bohnen) haben einen Koffeingehalt von etwa 1,1%. Daher haben die in 100 ml Arabica-Kaffee enthaltenen 5,5 g Kaffeepulver ca. 5,5 g * 1,1% = 0,0605 g = 60,5 mg Koffein. Ein Liter Kaffee enthält somit die 10-fache Menge, d.h. etwa 605 mg Koffein. Bis das Koffein im Blut ist, dauert es etwa eine halbe Stunde (Quelle). Somit kann davon ausgegangen werden, dass, nachdem um 8:30 Uhr 1 Liter Kaffee konsumiert wurde, um 9:00 Uhr die 605 mg Koffein im Blut sind.

Verwendet man nun den oben hergeleiteten Abnahmefaktor (f = 0,84), dann folgt, dass um 10 Uhr noch 605 mg * 0,84 = 508 mg, um 11 Uhr noch 508 mg * 0,84 = 427 mg, um 12 Uhr noch 427 mg * 0,84 = 359 mg, … und um 0 Uhr noch 44 mg Koffein vorhanden sind (ich habe hier in der Beschreibung auf ganze mg gerundet). Der Koffeingehalt für den gesamten Tag ab 9 Uhr kann somit folgendermaßen dargestellt werden:

Die 44 mg Koffein, die um Mitternacht noch im Blut sind, können – ja nach individueller Empfindlichkeit – durchaus den Schlaf beeinträchtigen. Immerhin sind 44 mg Koffein etwa drei Viertel der Koffeinmenge, die in 100 ml Kaffee enthalten sind. (Meine eigene Erfahrung deutet darauf hin, dass der Schlaf bereits bei einem Koffeinspiegel von knapp über 20 mg deutlich beeinträchtigt sein kann.) Somit demonstriert das Beispiel, weshalb auch morgendlicher Kaffee – bei großer konsumierter Menge – den Schlaf beeinträchtigen kann. Wird die gleiche Menge Kaffee später konsumiert, ist die um Mitternacht vorhandene Restmenge noch größer (die blaue Kurve in der Abbildung wird nach rechts verschoben), so dass der Schlaf dann noch stärker beeinträchtigt sein kann.

Individuelle Unterschiede

Nicht alle Menschen haben durch Kaffee Schlafprobleme. Manche trinken viel Kaffee – zum Teil auch im späteren Verlauf des Tages – und können trotzdem gut schlafen. Das kann verschiedene Ursachen haben, von denen ich im Folgenden zwei benenne.

Wie oben angesprochen, bauen manche Menschen das Koffein schneller ab als andere. Die Halbwertszeit von Koffein variiert zwischen Menschen etwa zwischen 2 und 8 Stunden (Quelle). Je schneller das Koffein abgebaut wird, desto weniger Koffein ist – unter sonst gleichen Bedingungen – um Mitternacht noch im Blut (die blaue Kurve in der Grafik wird steiler), so dass eine Beeinträchtigung des Schlafs weniger wahrscheinlich ist.

Zum anderen sind Menschen unterschiedlich empfindlich auf Koffein. Während manche Menschen schon einen kleinen Kaffee deutlich spüren, brauchen andere einen großen Pott (oder mehr), um sich wach zu halten. Diese Unterschiede in der Empfindlichkeit können auch mit der Gewohnheit zusammenhängen (d.h. Toleranzentwicklung bei regelmäßig hohem Koffeinkonsum). Somit kann davon ausgegangen werden, dass manche Menschen auch bei einer Restmenge von 44 mg Koffein im Blut problemlos schlafen können, während andere dadurch am Einschlafen gehindert werden.

Empfehlungen

Die folgenden Empfehlungen richten sich an Menschen, die regelmäßig Koffein konsumieren und Schlafprobleme haben. Diesen Menschen kann erstens empfohlen werden, das Koffein eher in den früheren Verlauf des Tages zu verschieben, damit die Restmenge, die nachts noch im Körper ist, sich reduziert. Wie wir oben gesehen haben, reicht diese Maßnahme aber nicht immer aus, denn bei großer Menge kann sich auch morgendlicher Koffeinkonsum auf den Schlaf auswirken.

Wichtig ist daher zweitens, die Menge an Koffein in Maßen zu halten. Je weniger Koffein aufgenommen wird, desto weniger ist – unter sonst gleichen Bedingungen – nachts noch im Blut. Nehmen wir zum Beispiel an, dass um 8:30 Uhr statt 1 Liter nur 250 ml Kaffee getrunken werden (151 mg Koffein). Wenn weiterhin von der durchschnittlichen Halbwertszeit von 4 Stunden ausgegangen wird, dann liegt die Restmenge Koffein um Mitternacht jetzt nur noch bei 11 mg – einer vermutlich unproblematischen Menge. Das wird durch die gestrichelte Linie in der folgenden Abbildung veranschaulicht:

Aus meiner eigenen Erfahrung würde ich die Empfehlung ableiten, dass Menschen, die empfindlich auf Koffein reagieren, ihre Koffeinaufnahme z.B. auf einen kleinen Kaffee (125 ml) am Vormittag und einen einfachen Espresso am Mittag reduzieren sollten. (Da der Körper am frühen Morgen viel von dem wachmachenden Hormon Cortisol produziert, ist es im Hinblick auf die wachmachende Wirkung sinnvoller, Koffein nicht direkt nach dem Aufstehen zu konsumieren; Quelle.) Die Reduktion des Koffeinkonsums sollte schrittweise und langsam erfolgen, damit der Körper Zeit hat, sich anzupassen (sonst können z.B. starke Müdigkeit, Kopfschmerzen und Verdauungsprobleme auftreten).

Alle genannten Empfehlungen dienen natürlich nur als Anregungen zum Ausprobieren und können keinen ärztlichen Rat ersetzen.

Kaffee und andere koffeinhaltige Nahrungsmittel

Ich habe oben Kaffee als Beispiel gewählt, weil dieses Getränk häufig konsumiert wird und eine besonders hohe Koffein-Konzentration aufweist. Wie oben angegeben, enthalten 100 ml Kaffee aus Arabica-Bohnen bei üblicher Zubereitung ca. 60,5 mg Koffein (bei Barista-Bohnen ist es noch mehr), so dass ein kleiner Arabica-Kaffee mit 125 ml etwa 76 mg Koffein enthält. Bei schwarzem Tee liegt die Koffein-Konzentration nur bei etwa 20 mg pro 100 ml, so dass eine Tasse Schwarztee mit 200 ml etwa 40 mg Koffein enthält. Kakao (z.B. in Schokolade) enthält kleinere Mengen Koffein und größere Mengen Theobromin. Letzteres wirkt grundsätzlich ähnlich wie Koffein, aber um ein Vielfaches schwächer. Logischerweise (was durch Berechnungen und Erfahrungen bestätigt wird) kann sich der Konsum von Kakao (z.B. aus dunkler Zartbitterschokolade) in den Abendstunden jedoch negativ auf das nächtliche Einschlafen auswirken.

Eine Besonderheit beim (koffeinhaltigen) echten Tee (d.h. Tee von der Teepflanze, wie Schwarztee, grünem Tee und weißem Tee) besteht darin, dass das Koffein hierbei tendenziell langsamer wirkt, weil es mit bestimmten anderen Pflanzenstoffen kombiniert ist und dadurch nur zeitlich verzögert vom Körper aufgenommen wird (vgl. z.B. Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung). Das impliziert, dass bei gleicher Koffeinmenge die Wirkung von Tee länger anhält und daher (noch) problematischer für den Schlaf sein kann als bei Kaffee.

Es gibt aber mehrere Gründe dafür, dass Teetrinker:innen trotz der verzögerten Koffeinwirkung im Allgemeinen ein geringeres Risiko für Schlafprobleme haben als Kaffeetrinker:innen. Zum einen enthält Schwarztee, wie oben beschrieben, im Allgemeinen deutlich weniger Koffein als Kaffee: Die Koffeinmenge in einem kleinen Kaffee entspricht etwa der Koffeinmenge von zwei Tassen Schwarztee. Das bedeutet, dass etwa 4,5 Stunden nach dem Konsum eines kleinen Kaffees – dann ist noch etwa die Hälfte des Koffeins im Blut – noch die Koffeinmenge von einer Tasse Schwarztee im Blut ist. Dagegen ist 4,5 Stunden nach dem Konsum von einer Tasse Schwarztee nicht mehr die ganze Koffeinmenge einer Tasse Schwarztee im Blut, weil ein Teil davon bereits abgebaut wurde. Im weiteren Verlauf des Tages wird – sowohl bei Kaffee als auch bei Tee – die noch im Blut befindliche Koffeinmenge gleichermaßen nach dem oben beschriebenen Prinzip kontinuierlich exponentiell abgebaut. Somit ist die Restmenge Koffein (bei üblichen Konsummengen und gleicher Konsumzeit) bei Kaffee größer als bei Schwarztee. Außerdem hat echter Tee neben der anregenden und wachmachenden auch eine beruhigende Wirkung, was durch die Aminosäure L-Theanin erklärt wird; diese wirkt Schlafproblemen entgegen (Quelle). Insgesamt ist das Risiko für Schlafprobleme daher bei Kaffee höher einzuschätzen als bei Tee.

Beachtet werden sollte, dass sowohl echter Tee als auch Kaffee wegen der enthaltenen Gerbstoffe (Tannine) die Zähne verfärben können. Dieser Effekt soll bei Tee besonders stark ausgeprägt sein (vgl. auch die Verfärbung des Glases, die nicht durch einfaches Ausspülen verschwindet). Wer dennoch regelmäßig echten Tee trinken möchte, kann die Verfärbung der Zähne zum Beispiel bei der Zahnärztin bzw. dem Zahnarzt im Rahmen einer professionellen Zahnreinigung entfernen lassen.