食品廢棄物
——咖啡渣在乳山羊上的應用價值

由文穎，劉晶晶，孫建梅

(濰坊工程職業學院，山東青州 262500)

咖啡是世界貿易中最具價值的初級產品之一，因為咖啡飲料的消費量高，僅次于水，是世界上第二大受歡迎的飲料。喝咖啡會導致大量的有機廢物，其中咖啡生產的副產品是咖啡渣?？Х仍强Х榷菇涍^烘焙、研磨和釀造后的不溶性殘留物，每消耗1 kg咖啡，就會產生2 kg咖啡渣（譚銀豐等，2012）。在歐洲，大多數的咖啡渣通常被焚燒或填埋，但其具有潛在的利用價值，如基于其化學成分：纖維素、半纖維素、蛋白質、脂肪、茶多酚、礦物質，可以用于化妝品、營養食品甚至制藥方面（Mussatto等，2011）。但將咖啡渣進行焚燒或填埋對土壤生態系統存在潛在危害，這一副產品的再利用是循環經濟研究的一個相關課題。由于咖啡渣在腸道菌群中的抗氧化、抗高血壓和抗菌活性與咖啡黑素和酚類化合物等一些化學成分相關，它在人類飲食中的功能成分也被提出（Rufian和Morales，2007），如作為反芻動物飼料資源。但當奶牛或肉牛日糧中添加50～200 g/kg咖啡渣會產生一些負面效果，如降低干物質攝入量、日增重、消化率及飼料適口性問題。目前還沒有關于低劑量咖啡渣作為一種功能性成分在山羊上的報道。因此，本研究旨在評價廢棄咖啡渣作為功能成分對乳山羊泌乳性能、瘤胃發酵及采食行為的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗原料與動物 試驗選擇的廢棄咖啡渣收集于某飲料公司，將原料在55℃烘箱中烘成風干樣品，粉碎后制備成樣品。選擇平均泌乳量為（1.2±0.30）kg、平均泌乳天數為（35.5±9.0）d的40頭乳山羊，按照體重分為4組，每組10頭。對照組濃縮料不添加廢棄咖啡渣，處理組日糧廢棄咖啡渣添加水平為2%、4%和8%。對照組與處理組補飼的粗飼料為苜蓿草。不同水平廢棄咖啡渣日糧配方見表1。

1.2 泌乳性能和采食行為 在整個（包括7 d適應期）試驗期（56 d）中，每天記錄山羊的采食、反芻、咀嚼和休息時間。在試驗期間，山羊每天在07：30和18：00擠奶，每只母羊的產奶量以電子方式記錄。每組選擇3分奶4℃保存，用于分析脂肪、蛋白質和乳糖含量。在試驗的第1天和最后1 d測量體重和體況評分。

1.3 瘤胃發酵 取試驗期最后1 d的瘤胃液樣品進行短鏈脂肪酸分析。參考崔安等（2016）的方法分析瘤胃乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、支鏈揮發性脂肪酸及乙酸與丙酸比值。

表1 不同水平廢棄咖啡渣日糧配方 %

1.4 統計分析 試驗數據采用SAS軟件單因素方差分析，利用Duncan’s法進行多重比較，正交多項式對廢棄咖啡渣水平進行線性或二次曲線分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同廢棄咖啡渣對瘤胃揮發性脂肪酸濃度的影響 由表2可知，對照組與不同水平的咖啡渣組對瘤胃揮發性脂肪酸總濃度的影響無顯著差異（P＞0.05）。隨著日糧廢棄咖啡渣添加水平的升高，乙酸、丁酸和乙酸與丙酸比值表現為顯著線性升高（P＜0.05），而丙酸、異丁酸、戊酸、異戊酸和支鏈脂肪酸濃度表現為顯著線性降低（P＜0.05）。

表2 廢棄咖啡渣對瘤胃發酵揮發性脂肪酸濃度的影響

2.2 不同廢棄咖啡渣對乳山羊體況和泌乳量的影響 由表3可知，乳山羊每天產奶量、乳蛋白質、乳糖量隨廢棄咖啡渣水平的升高表現為顯著二次曲線升高（P＜0.05），同時泌乳占比方面，產奶量也表現為顯著二次曲線升高（P＜0.05），4%脂肪校正乳有線性升高趨勢（P=0.08）。此外，乳成分中脂肪、蛋白質和乳糖含量隨著廢棄咖啡渣水平的升高表現為顯著線性升高（P＜0.05）。各組間牧草、干物質、總采食量、日增重和體況評分無顯著差異（P＞0.05）。

2.3 不同廢棄咖啡渣對乳山羊采食行為的影響

由表4可知，試驗期間乳山羊每天的采食時間隨廢棄咖啡渣添加水平的升高表現為顯著升高（P＜0.05），而反芻時間表現為二次曲線升高趨勢（P=0.06）。各組乳山羊咀嚼和休息時間無顯著差異（P＞0.05）。

3 討論

動物營養研究往往集中在尋找替代的飼料成分，以取代常規飼料原料，進而降低飼料成本，減少與人類消費的競爭。此外，為了促進循環經濟，農業工業副產品作為飼料資源的使用也給經濟和環境帶來好處。在這一背景下，Xu等（2007）開展了有關反芻動物使用廢棄咖啡渣作為飼料來源的研究，其認為廢棄咖啡渣所含的營養物質不足以支持動物需求。但利用廢棄咖啡渣中存在的一些活性化合物對瘤胃發酵具有潛在的有益影響，目前關于低劑量廢棄咖啡渣使用水平還尚未見報道。因此，在本試驗中將廢棄咖啡渣作為一種功能性成分納入反芻動物濃縮料中。Campos-Vega 等（2015）報道，廢棄咖啡渣含有高水平的支鏈氨基酸，如纈氨酸、亮氨酸和異纈氨酸，其自然瘤胃降解和脫羧作用可以使瘤胃產生高水平的支鏈揮發性脂肪酸。

表3 廢棄咖啡渣對乳山羊體況和泌乳量的影響

表4 廢棄咖啡渣對乳山羊采食行為的影響 min/d

本研究發現，發酵模式向乙酸和丁酸含量增加的變化導致牛奶中脂肪含量增加。從這個意義上講，盡管一些研究將某些咖啡成分（如咖啡因）與人類的脂肪動員過程聯系起來（Acheson等，2004），本研究結果并未發現體重或體況評分有所損失。由于各組干物質攝入量保持不變，牛奶產量增加可能與干物質消化無關。

廢棄咖啡渣中可能含有咖啡因，其作用已在動物身上進行了研究，結果顯示，根據給藥時間和劑量，咖啡因會增加焦慮（Garcia等，2011）。但本研究結果顯示，日糧添加不同水平廢棄咖啡渣對乳山羊采食、反芻、咀嚼和休息時間無顯著影響。因此，作者推測本研究使用的廢棄咖啡渣水平達到10%時，咖啡因水平可能不足以對乳山羊產生負面影響。

4 結論

綜上所述，濃縮料中廢棄咖啡渣添加水平不超過10%時可以改善瘤胃乙酸和丁酸含量，提高乳產量和乳成分。