Судя по конфигу, у вас проблема с куками, если браузер присылает куки сессии, кеш не работает, curl куки не присылает, ответ отдается из кеша.

Убери из конфига
fastcgi_param HTTP_IF_NONE_MATCH $http_if_none_match if_not_empty;
fastcgi_param HTTP_IF_MODIFIED_SINCE $http_if_modified_since if_not_empty;
Они не нужны

На бекенде в РНР, отвечайте http_response_code(304); вместо header('HTTP/1.0 304
Not Modified'); так быстрей и правильней.