Единственный способ заставить Apache кэшировать ответы от сервера приложений фактически добавлением заголовков, которые Apache запрашивал в журнале, к ответам. Это оказалось довольно просто, создав фильтр JAX-RS.
Итак, после добавления заголовков Last-Modified и Expires, единственное, что нужно было, - это две следующие строки в моей конфигурации apache.
CacheRoot "/var/cache/apache2/"
CacheEnable disk /
0