楊 陽(yáng)，李亞男，武瑞瑞，呂玉蘭，張曉芳，李貴平，何紅艷，黃家雄

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南保山 678000）

咖啡是世界上最重要的農(nóng)產(chǎn)品之一[1]，在全世界出口的商品中占有重要地位。作為生產(chǎn)速溶咖啡時(shí)留下的副產(chǎn)物，咖啡渣質(zhì)量約占咖啡干豆的2/3[2]。每喝一杯現(xiàn)磨咖啡，就會(huì)產(chǎn)生 30 g咖啡渣[3]。目前，國(guó)外的咖啡渣主要用作肥料和燃料，國(guó)內(nèi)大多作為廢棄物丟棄，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。研究表明，咖啡中含有一定量的咖啡酸、綠原酸、多酚等抗氧化物質(zhì)，具有進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)價(jià)值。此外，咖啡渣中含有較豐富的油脂、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、膳食纖維等，還含有礦物質(zhì)和維生素等營(yíng)養(yǎng)成分。

咖啡渣中常見(jiàn)營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1，咖啡渣中礦物質(zhì)和維生素見(jiàn)表2。

1 咖啡渣的綜合利用

1.1 咖啡渣作為飼料應(yīng)用

目前，從速溶咖啡中提取的可溶性成分僅占干咖啡豆的30%[4]，主要成分有咖啡因類(lèi)、多酚類(lèi)、水溶性灰分、還原糖類(lèi)、氨基酸類(lèi)和油脂類(lèi)。粗蛋白、粗纖維、粗脂肪和礦物質(zhì)是咖啡渣的主要營(yíng)養(yǎng)成分，具有潛在的利用價(jià)值，其中含有動(dòng)物可消化的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)高達(dá)65%。根據(jù)檢測(cè)后的咖啡渣中含有粗蛋白8.74%，脂肪5.81%，粗纖維17.2%，咖啡因0.026%。還含有少量的葫蘆巴堿，這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)處理和分解后可以最大限度地被家畜和家禽利用。

表1 咖啡渣中常見(jiàn)營(yíng)養(yǎng)成分/%

表2 咖啡渣中礦物質(zhì)和維生素

由于綠原酸的抗菌、抗病毒作用，從而使家禽的抗病能力得到進(jìn)一步的提高。此外，還發(fā)現(xiàn)綠原酸能保護(hù)色澤、增強(qiáng)香味，增加動(dòng)物飼料的攝取量；綠原酸還可以防止飼料中的脂質(zhì)氧化，并降低抗氧化劑在后期飼料中的添加成本，保質(zhì)期顯著延長(zhǎng)。

據(jù)報(bào)道，每喝一杯350 mL的現(xiàn)磨咖啡，就將產(chǎn)生約20 g的咖啡渣[4]。咖啡渣中含有豐富的粗纖維，咖啡渣中的粗纖維易于發(fā)酵。如果咖啡渣作為一種新型飼料添加劑，不僅能夠?yàn)閯?dòng)物提供膳食纖維來(lái)源，還能夠更好地在結(jié)腸中發(fā)酵，為結(jié)腸內(nèi)的微生物提供營(yíng)養(yǎng)，有助于穩(wěn)定腸道菌群的平衡。

日本星巴克開(kāi)發(fā)了最新的發(fā)酵技術(shù)，使用咖啡渣養(yǎng)牛和生產(chǎn)牛奶。由星巴克生產(chǎn)的牛奶品質(zhì)優(yōu)良，因此成為一種受歡迎的添加牛奶。據(jù)報(bào)道，Menicon正在試驗(yàn)發(fā)酵技術(shù)以尋找稻草的新用途。出乎意料的是，由Menicon開(kāi)發(fā)的乳酸發(fā)酵技術(shù)能夠提高咖啡渣的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并將其喂養(yǎng)牛，這比將它們?nèi)拥艋蛴米骰旌戏柿细苁箍Х仍臓I(yíng)養(yǎng)分布最大化[5]。

1.2 咖啡渣作為栽培基質(zhì)應(yīng)用

食用菌具有很強(qiáng)的分解和利用纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等能力。原料均為農(nóng)林牧副產(chǎn)品及其加工殘?jiān)Ｓ捎诳Х仍泻胸S富的油、糖和蛋白質(zhì)，因此可用于食用菌的栽培。以前曾有人嘗試?yán)每Х仍耘嗥焦?、金針菇等，均獲得成功。肖自添等人[6]利用咖啡渣代替部分棉籽殼栽培靈芝試驗(yàn)取得很好結(jié)果，利用咖啡渣栽培靈芝，不僅可以“化廢為寶”，還可以提高產(chǎn)品多糖的含量。

董蕾等人[7]采用咖啡渣部分替代蛹蟲(chóng)草栽培基質(zhì)的米飯部分，結(jié)果表明咖啡渣可以作為基質(zhì)培育蛹蟲(chóng)草，其中替代6%大米基質(zhì)的蛹蟲(chóng)草栽培基質(zhì)各指標(biāo)表現(xiàn)較好，值得推廣應(yīng)用。

1.3 咖啡渣作為吸附劑

（1）直接作為吸附劑。以咖啡渣作為吸附劑處理礦山酸性廢水中的重金屬離子，不僅可以回收廢咖啡渣，而且為酸性廢水的處理提供了一種新的方法。Utomo H D等人[8]研究了咖啡渣在吸附Zn2+，Pb2+，Cu2+和 Cd2+時(shí)的用量對(duì)吸附效果的影響。A-zouaou N等人[9]進(jìn)行了咖啡渣吸附 Cd2+的吸附平衡、吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究，結(jié)果顯示咖啡渣對(duì)Cd2+的吸附效果較好。

林海等人[10]以咖啡渣為原料，結(jié)合電子掃描顯微鏡、紅外光譜分析儀和Zeta電位儀等研究吸附條件對(duì)吸附效果影響及吸附機(jī)理。結(jié)果表明，當(dāng)pH值為4，咖啡渣投加量20 g/L時(shí)，咖啡渣對(duì)Pb2+和Zn2+的吸附量最大，分別為5.49，12.38 mg/g；分析了咖啡渣對(duì)重金屬的吸附機(jī)理及其吸附特性，探索了提高咖啡渣對(duì)Pb2+和Zn2+吸附能力的改性方法，為礦山酸性廢水的處理提供了新的思路和理論依據(jù)。

（2）作為制備吸附劑的原料。任杰等人[11]以咖啡渣為原料，采用真空熱解自活化、后磷酸輔助活化的方法制備活性炭，并測(cè)定其自活化溫度。重點(diǎn)研究了活化溫度、真空度、升溫速率、活化時(shí)間和浸漬比對(duì)咖啡渣活性炭性能的影響。采用活性炭吸附Cr（Ⅵ），并確定最佳吸附條件。該研究為開(kāi)發(fā)新的咖啡渣資源化利用途徑提供了新的思路。

1.4 制造生物柴油

英國(guó)巴斯大學(xué)可持續(xù)化學(xué)與技術(shù)中心最近的研究表明，咖啡渣可用于生產(chǎn)生物柴油，并有可能成為第二代生物燃料的可持續(xù)來(lái)源。世界每年的咖啡產(chǎn)量約為800×104t，廢咖啡的含油量為每單位20%。研究人員認(rèn)為，由咖啡渣生產(chǎn)的生物柴油只是能源組合的一小部分，目前最實(shí)用的用途是從咖啡連鎖店收集咖啡渣并將其送到生物柴油加工中心，在那里，生物柴油的小規(guī)模生產(chǎn)可以為其運(yùn)送貨物的車(chē)輛提供燃料[12]。

2 咖啡渣的其他用途

2.1 培育拮抗菌

咖啡渣是一種多孔物質(zhì)，能保持一定量的水分，適合微生物的生長(zhǎng)繁殖。用咖啡渣產(chǎn)生的拮抗細(xì)菌生長(zhǎng)穩(wěn)定、產(chǎn)量高。經(jīng)田間試驗(yàn)[13]，使用拮抗菌的52株番茄的產(chǎn)量達(dá)到255 kg。對(duì)照組采用三氯硝基甲烷農(nóng)藥，有18株萎蔫，僅收獲142 kg。試驗(yàn)證明，拮抗細(xì)菌的使用效果優(yōu)于農(nóng)藥，對(duì)作物無(wú)毒副作用。

2.2 制作托盤(pán)

香港高等教育科技學(xué)院4年級(jí)學(xué)生鄭觀平、林頌禮、尹梓鋒則以咖啡渣及回收濾紙為原材料，運(yùn)用傳統(tǒng)壓紙技術(shù)，制作成袋或托盤(pán)等紙質(zhì)器皿。有研究稱，咖啡渣具有吸濕除臭功效，制成器皿存放面包，可有助面包保持干爽，延長(zhǎng)存放時(shí)間[14]。

3 咖啡渣綜合利用展望

咖啡渣作為一種可重復(fù)利用的廢棄物，其選擇和開(kāi)發(fā)可以按照物流學(xué)中的物流階段，如生產(chǎn)物流→批發(fā)物流→銷(xiāo)售物流→廢棄物流→回收物流[15]。咖啡渣可以通過(guò)這樣的途徑生產(chǎn)和回收，即咖啡采摘→咖啡加工→廢棄物、廢渣收集回收→咖啡渣回收→咖啡渣綜合處理?？Х仍鳛橥寥揽Х确适强Х仍钤纭⒆顝氐椎木C合利用?？Х仍癄€后，與有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥混合制成復(fù)合肥，再施于農(nóng)田，增產(chǎn)效果明顯。咖啡渣肥也可用于咖啡種植園，以提高肥力和產(chǎn)量，但仍需要推廣應(yīng)用到實(shí)際的咖啡種植過(guò)程。咖啡渣獨(dú)特的化學(xué)成分決定了它對(duì)家禽的全面調(diào)節(jié)作用，并且符合新時(shí)代的公共消費(fèi)心理和環(huán)境意識(shí)，在畜牧業(yè)中沒(méi)有殘留物?？偟膩?lái)說(shuō)，咖啡渣在飼料中的應(yīng)用具有廣闊的前景。目前，雖然咖啡渣中微生物的研究還處于起步階段，但近年來(lái)取得了較大的進(jìn)展。咖啡渣是具有可吸附性的，能吸收實(shí)際環(huán)境中的某些異味或其他雜味。因此，咖啡渣具有良好的除臭作用，是一種較好的“活性炭”，也有很好的應(yīng)用前景。

隨著國(guó)內(nèi)外研究的深入和加工技術(shù)的革新，有必要對(duì)咖啡渣加工進(jìn)行更系統(tǒng)、深入的研究?？Х仍诓煌漠a(chǎn)業(yè)中應(yīng)用，不僅解決了咖啡渣的廢棄問(wèn)題，而且最大限度地發(fā)揮了咖啡渣的經(jīng)濟(jì)效益，減少了環(huán)境污染。通過(guò)不斷的改革與探索，將促進(jìn)咖啡產(chǎn)業(yè)和綠色工業(yè)化的跨越發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)將咖啡渣的利用化腐朽為神奇，美麗咖啡山還是綠水青山。