徐金廣

（鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院，河南鄭州 450000）

咖啡豆是世界上僅次于石油的第二大貿(mào)易產(chǎn)品。一般來說，咖啡豆經(jīng)烘焙、研磨和提取制成咖啡飲料，加工后的殘?jiān)ǔ１蝗拥?。隨著國際咖啡貿(mào)易的不斷發(fā)展，廢咖啡粉的產(chǎn)生不斷增加。當(dāng)廢棄咖啡粉處理不當(dāng)時(shí)，可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。因此，一些研究試圖利用廢棄咖啡粉生產(chǎn)生物柴油或作為糖、堆肥和吸附劑的來源，用于去除金屬離子（Campos-Vega等，2015）。但很少有人將廢棄咖啡粉作為動(dòng)物飼料進(jìn)行評(píng)價(jià)。咖啡含有抗氧化劑，如咖啡因、多酚和黑色素，這些化合物可能對(duì)動(dòng)物有益，同時(shí)廢棄咖啡粉含有13.8～14.5%的粗蛋白質(zhì)，13.6～18.4%的粗脂肪、64.6～68.8%的中性洗滌纖維及45.1～54.8%的酸性洗滌纖維，這些營養(yǎng)成分可作為反芻動(dòng)物飼料原料（Vignoli等，2011）。但Givens等（1986）認(rèn)為，綿羊?qū)U棄咖啡粉的適口性和氮消化率較低，限制了廢棄咖啡粉在反芻動(dòng)物飼料上的應(yīng)用。動(dòng)物的采食量和飼料適口性受飼料形狀、氣味、味道、質(zhì)地、顆粒大小和溫度等特性的影響。為提高飼料適口性，目前研究最多的是利用微生物發(fā)酵或添加有機(jī)酸，如在動(dòng)物飼料中添加丙酸和乳酸可以改善適口性。已有研究表明，利用植物乳桿菌對(duì)生產(chǎn)糖蜜后的廢水渣進(jìn)行發(fā)酵可以提高其適口性（Tondee和Sirianuntapiboon，2008）。因此，本研究旨在確定利用微生物發(fā)酵的廢棄咖啡粉對(duì)綿羊營養(yǎng)物質(zhì)消化率和氮利用率的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與日糧設(shè)計(jì) 飼養(yǎng)試驗(yàn)選擇8只成年公羊[初始體重（56.8±0.4）kg]置于呼吸代謝室中，日糧處理方法為：對(duì)照組（不添加廢棄咖啡粉）、10%廢棄咖啡粉組、10%發(fā)酵廢棄咖啡粉組和20%發(fā)酵廢棄咖啡粉組，試驗(yàn)周期為18 d，適應(yīng)期為14 d，樣品采集期為4 d。試驗(yàn)日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。廢棄咖啡粉采用植物乳桿菌在含水量70%，溫度39℃，厭氧發(fā)酵48 h制得。試驗(yàn)期間動(dòng)物自由采食，同時(shí)提供礦物補(bǔ)充劑（鈉388 g/kg，鎂 330 mg/kg，鈷 0.25 mg/kg，鐵 90 mg/kg，錳 25 mg/kg，鋅 14 mg/kg，I 5.5 mg/kg）。在試驗(yàn)開始時(shí)測(cè)量體重，用每一周期初重和末重的平均值計(jì)算體增重和平均日增重。

表1 試驗(yàn)日糧組成及營養(yǎng)水平

1.2 化學(xué)分析 飼料成分和糞便樣品在60℃條件下烘干48 h，用微型錘磨機(jī)研磨后過1 mm篩。采用營養(yǎng)分析方法測(cè)定干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、氮含量，并pH計(jì)測(cè)定pH。使用自動(dòng)氧彈熱量計(jì)分析總能。采用氣相色譜法測(cè)定脂肪酸含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)分析采用SAS軟件包PROC混合程序，分析模型參考Littell等（2007）的研究方法。采用多項(xiàng)式線性或二次曲線比較發(fā)酵廢棄咖啡粉對(duì)指標(biāo)的影響。P＜0.05表示差異顯著，0.05＜P＜0.1表示具有差異顯著趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 廢棄咖啡粉發(fā)酵48 h后的質(zhì)量 由表2可知，發(fā)酵48 h后，有機(jī)物含量顯著下降（P＜0.05），但粗蛋白質(zhì)水平顯著升高（P＜0.05）。發(fā)酵48 h后，酸性洗滌不溶氮濃度顯著增加，pH顯著降低（P＜0.05）。廢棄咖啡粉中乙酸濃度為50.5 g/kg，發(fā)酵 48 h后無顯著變化（P＞0.05），但乳酸含量顯著升高（P＜0.05）。

表2 廢棄咖啡粉發(fā)酵48 h后營養(yǎng)成分

2.2 廢棄咖啡粉對(duì)綿羊生長性能的影響 由表3可知，隨著日糧發(fā)酵廢棄咖啡粉添加水平的升高，綿羊體增重和平均日增重呈顯著線性下降（P＜0.05），20%發(fā)酵廢棄咖啡粉組飲水量和排尿量均顯著大于基礎(chǔ)日糧組（P＜0.05）。隨著日糧發(fā)酵廢棄咖啡粉組添加水平的升高，飲水量和排尿量呈線性增加（P＜0.05）。但日糧處理對(duì)綿羊干物質(zhì)攝入量無顯著影響（P＞0.05），飼料效率隨發(fā)酵廢棄咖啡粉添加水平的升高有降低趨勢(shì)（P=0.09）。

表3 廢棄咖啡粉對(duì)綿羊生長性能的影響

表4 廢棄咖啡粉對(duì)綿羊養(yǎng)分表觀消化率和氮利用率的影響

2.3 廢棄咖啡粉對(duì)綿羊養(yǎng)分表觀消化率和氮利用率的影響 由表4可知，處理組間干物質(zhì)和有機(jī)物的表觀消化率無顯著差異（P＞0.05），20%發(fā)酵廢棄咖啡粉組粗蛋白質(zhì)表觀消化率顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。10%發(fā)酵廢棄咖啡粉組的粗蛋白質(zhì)消化率顯著高于10%未發(fā)酵廢棄咖啡粉組。此外，對(duì)照組綿羊氮沉積率顯著高于廢棄發(fā)酵粉組和發(fā)酵廢棄咖啡粉組（P＜0.05）。隨著日糧發(fā)酵咖啡粉添加水平的升高，氮沉積率呈顯著線性下降（P＜0.05）。發(fā)酵廢棄咖啡粉組氮沉積率較非發(fā)酵咖啡粉組有降低氮沉積率的趨勢(shì)（P=0.09）。

3 討論

發(fā)酵后由于廢棄咖啡粉中碳水化合物源作為微生物發(fā)酵的底物，其有機(jī)物含量降低，但發(fā)酵廢棄咖啡粉中粗蛋白質(zhì)含量顯著高于未發(fā)酵產(chǎn)品，我們認(rèn)為，發(fā)酵廢棄咖啡粉中粗蛋白質(zhì)的比例隨微生物對(duì)有機(jī)物的消耗而增加。由于咖啡豆在加工提取前烘烤時(shí)會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，降低了營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，因此，廢棄咖啡粉中粗蛋白質(zhì)的消化率低，原料適口性差，一般只能作為反芻動(dòng)物的飼料原料。酸性洗滌不溶氮是動(dòng)物胃腸道中難消化蛋白，而本研究通過微生物發(fā)酵降低了廢棄咖啡粉中酸性洗滌不溶氮的濃度，所以發(fā)酵提高了廢棄咖啡粉的蛋白質(zhì)質(zhì)量，這可能是由于微生物打破了難消化蛋白，增加了微生物蛋白（Axelsson和Ahrne，2000）。由于發(fā)酵后的咖啡粉比未發(fā)酵的咖啡粉含有更多的乳酸，所以pH顯著降低。此外，乳酸可以延長發(fā)酵廢棄咖啡粉的保存期，還可以提高適口性。

雖然各處理間干物質(zhì)攝入量、體增重、日增重?zé)o顯著差異，但隨著日糧發(fā)酵廢棄咖啡粉添加水平的增加，體增重、日增重表現(xiàn)為顯著下降趨勢(shì)。本研究以總能量為基礎(chǔ)，建立了各處理的試驗(yàn)飼料，結(jié)果表明，由于廢棄咖啡粉的消化能量低于苜蓿和梯牧草。Xu等（2006）報(bào)道了濕咖啡粉添加量增加時(shí)，閹割公羊的干物質(zhì)攝入量降低。但在本研究中，補(bǔ)充發(fā)酵廢棄咖啡粉對(duì)公羊干物質(zhì)攝入量的影響在不同處理間并無差異。此外，發(fā)酵或未發(fā)酵廢棄咖啡粉組增加飲水量和尿排泄量提高，可能是由于咖啡因含量改變了體液和水電解質(zhì)的平衡。

已有研究報(bào)道，增加濕咖啡粉的添加水平線性降低了干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)和酸性洗滌纖維的消化率（Xu等，2006）。但本研究中處理組公羊的干物質(zhì)和有機(jī)物消化率相似。如上所述，在發(fā)酵質(zhì)量測(cè)定方面，通過發(fā)酵降低了酸性洗滌不溶氮，表明廢棄咖啡粉的難消化蛋白含量降低，也表明10%發(fā)酵廢棄咖啡粉比10%廢棄咖啡粉具有更高的粗蛋白質(zhì)消化率，與發(fā)酵質(zhì)量測(cè)定結(jié)果吻合較好。此外，10%發(fā)酵廢棄咖啡粉組公羊氮利用率較10%廢棄咖啡粉組有提高趨勢(shì)，粗蛋白質(zhì)消化率隨發(fā)酵廢棄咖啡粉水平的增加線性下降。在本研究日糧配方中，對(duì)照組日糧的粗蛋白質(zhì)含量用牧草代替廢棄咖啡粉進(jìn)行調(diào)整，結(jié)果表明，雖然各試驗(yàn)日糧的粗蛋白質(zhì)含量相似，但含有發(fā)酵廢棄咖啡粉的日糧粗蛋白質(zhì)含量可能比對(duì)照日糧含有更多的難消化粗蛋白質(zhì)。由于廢棄咖啡粉是在高溫高壓條件下產(chǎn)生的，很難被動(dòng)物消化（Borrelli等，2002），其似乎是一個(gè)無氮糖原（糖蜜）和氮源（廢棄咖啡粉）的協(xié)同作用是困難的。因此，還有必要對(duì)無氮糖和低效氮源的結(jié)合進(jìn)行進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究評(píng)估了日糧添加廢棄咖啡粉和發(fā)酵廢棄咖啡粉對(duì)綿羊營養(yǎng)物質(zhì)消化率和氮利用率的影響。乳酸菌發(fā)酵廢棄咖啡粉可以提高氮質(zhì)量，而飼料中添加發(fā)酵廢棄咖啡粉降低了公羊?qū)Υ值鞍踪|(zhì)和酸性洗滌纖維的消化率。其中，10%發(fā)酵廢棄發(fā)酵粉組粗蛋白質(zhì)消化率和氮沉積率均高于10%未發(fā)酵廢棄咖啡粉組。因此，利用微生物發(fā)酵廢棄咖啡粉可以提高蛋白質(zhì)利用率。