食品废弃物——咖啡渣在乳山羊上的应用价值

由文颖，刘晶晶，孙建梅

(潍坊工程职业学院，山东青州 262500)

咖啡是世界贸易中最具价值的初级产品之一，因为咖啡饮料的消费量高，仅次于水，是世界上第二大受欢迎的饮料。喝咖啡会导致大量的有机废物，其中咖啡生产的副产品是咖啡渣。咖啡渣是咖啡豆经过烘焙、研磨和酿造后的不溶性残留物，每消耗1 kg咖啡，就会产生2 kg咖啡渣（谭银丰等，2012）。在欧洲，大多数的咖啡渣通常被焚烧或填埋，但其具有潜在的利用价值，如基于其化学成分：纤维素、半纤维素、蛋白质、脂肪、茶多酚、矿物质，可以用于化妆品、营养食品甚至制药方面（Mussatto等，2011）。但将咖啡渣进行焚烧或填埋对土壤生态系统存在潜在危害，这一副产品的再利用是循环经济研究的一个相关课题。由于咖啡渣在肠道菌群中的抗氧化、抗高血压和抗菌活性与咖啡黑素和酚类化合物等一些化学成分相关，它在人类饮食中的功能成分也被提出（Rufian和Morales，2007），如作为反刍动物饲料资源。但当奶牛或肉牛日粮中添加50～200 g/kg咖啡渣会产生一些负面效果，如降低干物质摄入量、日增重、消化率及饲料适口性问题。目前还没有关于低剂量咖啡渣作为一种功能性成分在山羊上的报道。因此，本研究旨在评价废弃咖啡渣作为功能成分对乳山羊泌乳性能、瘤胃发酵及采食行为的影响。

1 材料与方法

1.1 试验原料与动物 试验选择的废弃咖啡渣收集于某饮料公司，将原料在55℃烘箱中烘成风干样品，粉碎后制备成样品。选择平均泌乳量为（1.2±0.30）kg、平均泌乳天数为（35.5±9.0）d的40头乳山羊，按照体重分为4组，每组10头。对照组浓缩料不添加废弃咖啡渣，处理组日粮废弃咖啡渣添加水平为2%、4%和8%。对照组与处理组补饲的粗饲料为苜蓿草。不同水平废弃咖啡渣日粮配方见表1。

1.2 泌乳性能和采食行为 在整个（包括7 d适应期）试验期（56 d）中，每天记录山羊的采食、反刍、咀嚼和休息时间。在试验期间，山羊每天在07：30和18：00挤奶，每只母羊的产奶量以电子方式记录。每组选择3分奶4℃保存，用于分析脂肪、蛋白质和乳糖含量。在试验的第1天和最后1 d测量体重和体况评分。

1.3 瘤胃发酵 取试验期最后1 d的瘤胃液样品进行短链脂肪酸分析。参考崔安等（2016）的方法分析瘤胃乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、支链挥发性脂肪酸及乙酸与丙酸比值。

表1 不同水平废弃咖啡渣日粮配方 %

1.4 统计分析 试验数据采用SAS软件单因素方差分析，利用Duncan’s法进行多重比较，正交多项式对废弃咖啡渣水平进行线性或二次曲线分析，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同废弃咖啡渣对瘤胃挥发性脂肪酸浓度的影响 由表2可知，对照组与不同水平的咖啡渣组对瘤胃挥发性脂肪酸总浓度的影响无显著差异（P＞0.05）。随着日粮废弃咖啡渣添加水平的升高，乙酸、丁酸和乙酸与丙酸比值表现为显著线性升高（P＜0.05），而丙酸、异丁酸、戊酸、异戊酸和支链脂肪酸浓度表现为显著线性降低（P＜0.05）。

表2 废弃咖啡渣对瘤胃发酵挥发性脂肪酸浓度的影响

2.2 不同废弃咖啡渣对乳山羊体况和泌乳量的影响 由表3可知，乳山羊每天产奶量、乳蛋白质、乳糖量随废弃咖啡渣水平的升高表现为显著二次曲线升高（P＜0.05），同时泌乳占比方面，产奶量也表现为显著二次曲线升高（P＜0.05），4%脂肪校正乳有线性升高趋势（P=0.08）。此外，乳成分中脂肪、蛋白质和乳糖含量随着废弃咖啡渣水平的升高表现为显著线性升高（P＜0.05）。各组间牧草、干物质、总采食量、日增重和体况评分无显著差异（P＞0.05）。

2.3 不同废弃咖啡渣对乳山羊采食行为的影响

由表4可知，试验期间乳山羊每天的采食时间随废弃咖啡渣添加水平的升高表现为显著升高（P＜0.05），而反刍时间表现为二次曲线升高趋势（P=0.06）。各组乳山羊咀嚼和休息时间无显著差异（P＞0.05）。

3 讨论

动物营养研究往往集中在寻找替代的饲料成分，以取代常规饲料原料，进而降低饲料成本，减少与人类消费的竞争。此外，为了促进循环经济，农业工业副产品作为饲料资源的使用也给经济和环境带来好处。在这一背景下，Xu等（2007）开展了有关反刍动物使用废弃咖啡渣作为饲料来源的研究，其认为废弃咖啡渣所含的营养物质不足以支持动物需求。但利用废弃咖啡渣中存在的一些活性化合物对瘤胃发酵具有潜在的有益影响，目前关于低剂量废弃咖啡渣使用水平还尚未见报道。因此，在本试验中将废弃咖啡渣作为一种功能性成分纳入反刍动物浓缩料中。Campos-Vega 等（2015）报道，废弃咖啡渣含有高水平的支链氨基酸，如缬氨酸、亮氨酸和异缬氨酸，其自然瘤胃降解和脱羧作用可以使瘤胃产生高水平的支链挥发性脂肪酸。

表3 废弃咖啡渣对乳山羊体况和泌乳量的影响

表4 废弃咖啡渣对乳山羊采食行为的影响 min/d

本研究发现，发酵模式向乙酸和丁酸含量增加的变化导致牛奶中脂肪含量增加。从这个意义上讲，尽管一些研究将某些咖啡成分（如咖啡因）与人类的脂肪动员过程联系起来（Acheson等，2004），本研究结果并未发现体重或体况评分有所损失。由于各组干物质摄入量保持不变，牛奶产量增加可能与干物质消化无关。

废弃咖啡渣中可能含有咖啡因，其作用已在动物身上进行了研究，结果显示，根据给药时间和剂量，咖啡因会增加焦虑（Garcia等，2011）。但本研究结果显示，日粮添加不同水平废弃咖啡渣对乳山羊采食、反刍、咀嚼和休息时间无显著影响。因此，作者推测本研究使用的废弃咖啡渣水平达到10%时，咖啡因水平可能不足以对乳山羊产生负面影响。

4 结论

综上所述，浓缩料中废弃咖啡渣添加水平不超过10%时可以改善瘤胃乙酸和丁酸含量，提高乳产量和乳成分。