O mate contém xantinas, que são alcalóides da mesma família da cafeína, teofilina e teobromina, estimulantes bem conhecidos também encontrados no café e no chocolate. O mate também contém elementos como potássio, magnésio e manganês. O teor de cafeína varia entre 0,3% e 1,7% do peso seco (compare isso com 2,5-4,5% para folhas de chá, e 1,5% para café moído).
Os produtos mate são às vezes comercializados como alternativas "sem cafeína" ao café e ao chá, e dizem ter menos efeitos negativos. Isto é freqüentemente baseado na alegação de que a xantina ativa primária no mate é "mateína". Isto é erroneamente dito como sendo um estereoisômero de cafeína (não é quimicamente possível que a cafeína tenha um estereoisômero). A "mateína" é um sinônimo oficial de cafeína nos bancos de dados químicos. Portanto, a mateína é cafeína.
Pesquisadores da Universidade Internacional da Flórida em Miami descobriram que a erva-mate contém cafeína, mas algumas pessoas parecem tolerar melhor uma bebida de erva-mate do que café ou chá. Isto porque, à parte a cafeína, o mate contém produtos químicos diferentes do chá ou do café.
A partir de relatos de experiência pessoal com mate, seus efeitos fisiológicos são similares (mas distintos) aos das bebidas de café, chá ou guaraná. Os usuários relatam um estado mental de vigília, foco e alerta que lembra a maioria dos estimulantes. Entretanto, eles com freqüência observam a falta dos efeitos negativos normalmente criados por outros compostos tais como ansiedade, diarréia, "nervosismo" e palpitações cardíacas. (O efeito laxante do café deriva de uma substância que envolve o grão cru, não a cafeína em si).
Estudos de mate, embora limitados, mostraram evidências de que o coquetel de xantina mate é diferente de outras plantas que contêm cafeína, em seus efeitos sobre o tecido muscular, ao contrário dos efeitos sobre o sistemanervoso central. O mate demonstrou ter um efeito relaxante no tecido muscular liso, e um efeito estimulante no tecido do miocárdio (coração).
Os efeitos negativos do mate são anedóticos, embora nenhuma explicação para isso seja oferecida, exceto por seu potencial como um efeito placebo. Muitos usuários relatam que beber erva-mate não os impede de adormecer, como é freqüentemente o caso de algumas bebidas estimulantes mais comuns. Isso aumenta sua energia e capacidade de permanecerem acordados à vontade. Entretanto, a quantidade líquida de cafeína em uma preparação de erva-mate é normalmente bastante alta, em grande parte porque o preenchimento repetido do mate com água quente é capaz de extrair as xantinas altamente solúveis de forma extremamente eficaz. É por esta razão que um mate pode ser compartilhado entre várias pessoas e ainda produzir o efeito estimulante desejado em todas elas.
Estudos in-vivo e in-vitro estão mostrando que a erva-mate está demonstrando uma atividade significativa de combate ao câncer. Pesquisadores da Universidade de Illinois (2005) descobriram que a erva-mate é "rica em constituintes fenólicos" e para "inibir a proliferação de células cancerígenas orais".
Por outro lado, um estudo da Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer mostrou uma correlação limitada entre o câncer oral e a ingestão de mate quente (não foram coletados dados sobre bebedores de mate frio). Dada a influência da temperatura da água, bem como a falta de ajuste completo para idade, consumo de álcool e tabagismo, o estudo conclui que o mate é "não classificável quanto à sua carcinogenicidade para os seres humanos".
Um pedido de patente dos Estados Unidos de 11 de agosto de 2005 (documentos #20050176777, #20030185908, e #20020020054926) cita o extrato de erva-mate como inibidor da atividade da MAO; a inibição máxima observada in vitro foi de 40-50%. Um inibidor da monoamina oxidase é um tipo de antidepressivo, portanto, há alguns dados que sugerem que a erva-mate tem um efeito calmante a este respeito.
Além disso, foi observado pelo Centro de Promoção da Saúde e Medicina Preventiva do Exército dos EUA que a erva-mate pode causar pressão alta quando usada em conjunto com outros inibidores da MAO (tais como Nardil e Parnate).