草莓营养丰富，不仅含有人体必需的维生素、氨基酸和无机盐，还富含多酚类抗氧化物质，素有“水果皇后”和“活的维生素C（vitamin C，VC）结晶”等美誉[1-2]，长时间食用可以预防心脑血管疾病和癌症，延缓衰老[3-5]。经过现代育种与栽培技术的发展，国内已经选育出多种优良鲜食草莓品种，如“章姬”、“丽红”和“紫金早玉”等[6]。
草莓属于浆果类，果实柔软，易腐坏变质，储藏运输难成为阻碍草莓种植业发展的重要因素[7]，因此促进草莓深加工产品的发展是延长草莓产业链的有效途径。随着现代果酒人工发酵工艺趋于完善，果酒可以保留水果的大部分营养物质，且具有独特口感风味，是一种极具市场潜力的产品[8]。果酒品质受多种条件因素的影响，其中原材料品质是主要方面，直接决定产品的口感风味和营养成分含量[9-11]。
本研究选用“宁丰”、“宁玉”、“久红”和“紫金早玉”四种草莓品种为原料，以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）DV10为发酵菌株酿造草莓果酒。通过分析发酵过程中总糖、总酚、总黄酮及对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基抑制率及挥发性风味物质含量变化，比较不同品种草莓制备草莓果酒的品质差异。旨在筛选适合加工草莓果酒的草莓品种，为草莓果酒的产业化开发提供一定参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
“宁丰”、“宁玉”、“久红”、“紫金早玉”草莓：江苏省农业科学院果树研究所；商业酿酒高活性干酵母S.cerevisiae DV10：Lallemand（Canada）试剂公司；果胶酶（酶活60 000 U/mL）：宁夏夏盛实业集团有限公司；偏重亚硫酸钾、蔗糖（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
TSQ-8000-EVO气相色谱-质谱（gas chromatographymass spectrometer，GC-MS）联用仪、TG-5MS色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）：美国Thermo Fisher公司；3K15型冷冻离心机：美国Sigma公司。
1.3 试验方法
1.3.1 草莓酒的制备
将除梗并清洗后的新鲜草莓用打浆机进行机械破碎，添加0.15%～0.20%的果胶酶，30 ℃条件下酶解4 h，之后添加蔗糖和偏重亚硫酸钾使总糖和偏重亚硫酸钾含量分别为180 mg/mL和90 mg/L。将活性干酵母（S.cerevisiae）DV10按照1%的接种量加入4%葡萄糖水溶液中，28 ℃条件下活化30 min，按照5%接种量接种至酶解后草莓汁中，在25 ℃条件下静置发酵，待总糖含量降至4.5 mg/mL以下时，发酵结束。于5 000 r/min条件下离心8 min后，取上清液即得草莓酒成品。
1.3.2 理化指标与抗氧化能力检测
总糖测定：采用苯酚-硫酸比色法[12]；总酚含量测定：采用Folin-Ciocalteu法[13]；总黄酮含量测定：采用硝酸铝比色法[14]；DPPH自由基抑制率测定：采用分光光度法[15]。
1.3.3 挥发性风味物质检测
挥发性风味物质提取：准确移取2.0 mL草莓酒样品后，注入20 mL顶空瓶中，密封条件下，将老化后的固相微萃取进样针插入密封的顶空瓶中并推出萃取头，样品于60 ℃水浴萃取1 h后，将萃取头立即插入GC-MS进样口，热解吸2 min。每次样品萃取前，萃取头需于250 ℃老化5 min。
气相色谱条件：色谱柱为TG-5MS弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；载气为高纯氦气（He）（纯度99.999%）；载气流速为1.2 mL/min；采用不分流进样；进样口温度为250 ℃；程序升温：初始温度40 ℃保持2 min，然后以3 ℃/min升至100 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min升至160 ℃保持1 min，再以10 ℃/min升至280 ℃，保持1 min。
质谱条件：离子源为电子电离（electronic ionization，EI）源，传输线温度280 ℃；离子源温度300 ℃；电子能量70 eV；扫描范围33～800 amu，采用全扫描采集模式。
定性定量分析：通过计算机检索各组分并与美国国家标准技术研究所（nationalinstitute ofstandards and technology，NIST）17标准质谱数据库检索对比分析，保留与标准质谱库相似度＞80%的化合物。草莓酒中挥发性成分的相对含量按峰面积归一化法进行定量分析。
1.3.4 数据处理
利用Microsoft Office Excel 2016对所得数据进行整理和初步分析，采用Origin 2021软件进行图形绘制，运用SPSS20.0软件进行方差显著性等数据分析（P＜0.05）。
2 结果与分析
2.1 不同品种草莓发酵果酒理化特性分析
2.1.1 不同品种草莓发酵过程中总糖含量变化
试验过程中保持总糖含量在适宜范围内，保证酒精含量符合果酒标准的同时，可以产生适量的苯乙醇和辛酸乙酯等特征性风味物质，使果酒口感绵远悠长[16]。本试验中，不同草莓品种得到的草莓汁中总糖含量在42.33～48.14 mg/mL范围内，通过外源添加蔗糖，使最终总糖含量调节至180 mg/mL。草莓汁分别在25 ℃条件下发酵，总糖含量变化结果见图1。
图1 不同品种草莓发酵过程中总糖含量变化
Fig.1 Changes of total sugar contents of different varieties of strawberry during fermentation process
由图1可知，发酵过程中总糖含量呈现先缓慢后快速的下降趋势。发酵前2 d内，“宁玉”品种草莓发酵体系中总糖下降速率较其他三个品种快速，但自第3天起，降糖速率反而开始低于其他品种试验组。发酵试验第3天时，“宁丰”与“宁玉”草莓酒之间总糖含量无显著差异（P＞0.05），显著高于“久红”和“紫金早玉”草莓果酒（P＜0.05）。发酵第4天时，“宁玉”草莓酒剩余的总糖含量显著高于其他酒样（P＜0.05）。当发酵进行到5～7 d时，总糖含量约降至4.5 mg/mL，且不同品种草莓果酒样品的总糖含量无显著性差异（P＞0.05），发酵结束。说明草莓品种对S.cerevisiae DV10发酵前5 d内的降糖速率有影响，但对草莓酒最终酒样的残糖量和发酵终止时间无太大影响。HIDALGO C等[17]以新鲜“Fragaria ananassa”草莓为原料，处理前草莓汁总糖含量为70 mg/mL，添加蔗糖使最终糖质量浓度为140 mg/mL。处理后草莓汁中接种当地优良S.cerevisiae菌株来酿造草莓果酒，总糖含量降至稳定期所需时间为5 d，该结果与本试验结论一致。结果表明，4种草莓在酿造草莓酒的过程中，起酵时间均为第2天，且最终总糖含量差别不显著。因此，4个草莓品种都适合果酒发酵。
2.1.2 不同品种草莓发酵过程中总酚与总黄酮含量变化
草莓果实中含有多种抗氧化物质，如鞣花酸、槲皮素、山奈酸和异鼠李素等，这些物质具有清除自由基、抑制胆碱酯酶活性和预防心脑血管疾病等作用[18]。不同品种草莓发酵过程中总酚和总黄酮含量的变化结果见图2。
图2 不同品种草莓发酵过程中总酚（a）及总黄酮（b）含量变化
Fig.2 Changes of total phenols (a) and total flavonoids (b) contents of different varieties of strawberry during fermentation process
由图2a可知，不同品种草莓的初始酚类物质含量差异不显著（P＞0.05），但是随着发酵的进行，总酚含量变化与草莓品种之间逐渐显现出关联性。其中，“紫金早玉”草莓发酵果酒的总酚含量下降速率最慢，并且最终酒体中存留的总酚高于其他品种草莓酒，其质量浓度为（0.85±0.01）mg/mL。“久红”草莓前期下降速率小于“宁玉”和“宁丰”草莓品种，但在发酵第2～3天快速下降，在试验第3天时降至（0.78±0.01）mg/mL，显著低于其他试验组（P＜0.05）。整体来看，酒样中的总酚含量在发酵进程中先以较快速度下降，当主发酵结束后，趋于稳定。
由图2b可知，发酵前5 d内，总黄酮含量逐步增加，在5～7 d内开始下降，最终酒样中，“紫金早玉”草莓果酒样品中类黄酮含量为（0.48±0.01）mg/mL，显著高于其他品种草莓酿造草莓果酒（P＜0.05）。“紫金早玉”草莓酒样总黄酮含量增长速率高于其他三种草莓试验组，并且峰值最高，为（0.62±0.11）mg/mL。本实验结果表明，“紫金早玉”草莓果酒活性物质含量显著高于其他3种草莓酒（P＜0.05）。程诗韔等[19]的实验结果显示，在发酵草莓果酒过程中，总酚和总黄酮含量在发酵前4 d内增加，活性物质含量在离心和陈酿的过程中逐渐下降。与本实验结果存在差异。
2.1.3 不同品种草莓发酵过程中抗氧化能力的变化
多项研究表明，基于果酒的抗氧化能力，适量饮用可以起到延缓机体衰老、预防心脑血管等疾病和清除新陈代谢过程中产生的自由基等生理功能[20-21]。本实验通过测定酒样的DPPH自由基清除能力，研究分析草莓果酒发酵过程中的抗氧化能力的变化，结果见图3。
图3 不同品种草莓发酵过程中DPPH自由基抑制率的变化
Fig.3 Changes of DPPH free radical scavenging rate of different varieties of strawberry during fermentation process
由图3可知，不同种草莓的初始DPPH自由基抑制率分别为（78.84±0.80）%、（76.61±1.42）%、（60.98±0.45）%和（75.50±2.19）%，其中，“宁丰”草莓的初始DPPH抑制率显著高于其他种草莓（P＜0.05），“宁玉”和“紫金早玉”之间差异不显著（P＞0.05）。随着发酵的进行，草莓果酒的抗氧化能力在0～3 d内逐渐增强，在试验的3～4 d内，DPPH自由基抑制率变化值较小，保持平稳。在第4天之后抑制率开始以较快速率下降，最终“宁丰”、“宁玉”、“紫金早玉”、“久红”草莓果酒的DPPH自由基抑制率分别为（76.29±2.52）%、（73.50±3.14）%、（65.71±0.62）%和（72.93±0.10）%，“宁丰”草莓果酒样品对DPPH自由基抑制率显著高于其他酒样（P＜0.05）。
宋慧等[22]研究发现，随着发酵的进行，草莓果酒样品的DPPH抑制率呈现先增加后下降的趋势，峰值出现在发酵第6～8天。该结果与本实验结论不同，这可能与用于发酵的草莓和S.cerevisiae种类不同有关。四种草莓果酒的DPPH自由基抑制率变化规律类似，即先增加，再趋于平稳，最后开始下降。结果表明，“宁丰”草莓果酒的抗氧化能力最强。
2.2 不同品种草莓制备果酒挥发性风味物质含量分析
不同品种草莓制备果酒中挥发性风味物质含量测定结果见表1，各挥发性风味物质种类含量见图4。
图4 不同品种草莓发酵果酒中各类挥发性风味物质的含量
Fig.4 Proportion of various types of volatile flavor components contents in wine fermented with different varieties of strawberry
由表1可知，从不同品种草莓发酵的草莓酒样中共检测出58种香气成分，包括醇类14种，酯类28种，酸类2种，醛酮类5种，其他类9种。“宁丰”、“宁玉”、“久红”和“紫金早玉”四种草莓酒样共分别检出挥发性风味物质54种、50种、57种和52种。其中“宁丰”草莓果酒风味物质主要包括醇类13种，酯类26种，酸类1种，醛酮类5种，其他类8种；“宁玉”草莓酒风味物质主要包括醇类13种，酯类24种，酸类2种，醛酮类5种，其他类7种；“久红”草莓酒风味物质主要包括醇类13种，酯类28种，酸类2种，醛酮类5种，其他类9种；“紫金早玉”草莓酒中味物质主要包括醇类12种，酯类26种，酸类1种，醛酮类4种，其他类9种。
表1 不同品种草莓制备果酒中挥发性风味物质含量测定结果
Table 1 Determination results of volatile flavor compounds contents in fruit wine fermented with different varieties of strawberry
续表
注：“-”表示未检出。
由图4可知，醇类和酯类物质的含量占比最高，共计可达到82.09%～89.29%，醇类相对总含量分别为40.49%、33.39%、30.21%和30.67%，酯类相对含量分别为42.55%、48.70%，54.48%和58.62%，其中“紫金早玉”草莓酒醇酯比为0.523，酯香味突出。另外，在检测出的风味物质中，芳樟醇、苯乙醇、香叶醇、苯甲酸乙酯、辛酸乙酯、2-苯乙酸乙酯、苯丙酸乙酯、癸酸乙酯、壬酸、2,4-二甲基苯甲醛等相对含量较高，这些构成了草莓酒主要香气成分。
酒类饮品中醇类物质是其整体香气的重要组成部分，酵母菌可以对碳源物质进行水解代谢作用和脱羧作用，以及通过Ehrlich途径将氨基酸类物质转化为醇类。醇类物质在果酒发酵过程中一直占据较大比例，可以挥发出果酒典型的酒香和果香，给人以清爽愉悦的感觉[23]。由表1可知，共检测出15种醇类物质，“宁丰”、“宁玉”和“久红”草莓果酒中醇类物质都为13种，相对含量分别为40.49%、33.39%和30.21%；“紫金早玉”草莓酒中醇类物质为12种，相对含量为30.67%，其中苯乙醇相对含量最高，具有玫瑰花香味，是草莓酒的主要香气物质之一[24]。
酯类物质是构成草莓果酒自身典型性香气的重要成分，直接影响着酒样的品质。由表1和图4可知，共检测出28种酯类挥发性成分，“宁丰”草莓果酒酯类相对总含量最低，为42.55%，“宁玉”草莓果酒中酯类物质相对含量为48.70%，“久红”与“紫金早玉”草莓果酒酯类物质占比高于50%，其中“紫金早玉”草莓酒中酯类物质相对含量高达58.62%。酯类物质中，辛酸乙酯相对含量最高。“久红”和“紫金早玉”品种草莓酒分别含有15.18%和15.57%的辛酸乙酯，辛酸乙酯具有白兰地似的甜味，对酒香有很好的复合作用，随着浓度的增大，会对其他香气成分产生较大的抑制作用[25]。因此，“久红”和“紫金早玉”草莓发酵可获得酯类物质丰度更高的果酒。
由表1和图4可知，共检测出2种酸类物质，为壬酸与正癸酸，其中正癸酸含量过高会使草莓果酒脂肪味过重，并且产生腐败酸臭味，是一种不良风味物质，在“宁玉”和“紫金早玉”草莓酒中未检测出。“宁玉”草莓果酒酸类物质含量最多，为5.11%，可能会对风味品质产生负面影响；“宁丰”草莓果酒酸类物质含量为2.89%，“紫金早玉”草莓果酒中酸类物质含量最低，仅为0.48%。四种草莓果酒共检测出5种醛类物质，其中“宁丰”和“宁玉”草莓果酒醛酮物质相对含量最多，分别为8.64%和8.02%。
适量醇类物质可以增加酒类的香味，但是含量过高会给人以辛辣味和土腥味等不良杂味，并且会使人饮用后产生“上头”感[25]。本实验的所有酒样中，醇酯比相差较大，“宁丰”、“宁玉”、“久红”和“紫金早玉”草莓果酒的醇酯比分别为0.952、0.686、0.555和0.523，“宁丰”草莓酒的醇酯比过高。
综上，“紫金早玉”草莓果酒风味物质相对比较丰富，且酯类含量最高；对风味物质产生负面影响的酸类物质最少，风味品质更加优良。
3 结论
本实验采用酿酒酵母（S.cerevisiae）DV10发酵“宁丰”、“宁玉”、“久红”和“紫金早玉”4种草莓，通过比较分析发酵实验所得酒样的糖消耗速率、总酚等活性物质含量、DPPH自由基抑制率和风味物质相对含量等指标的差异，比较不同草莓品种对发酵果酒风味品质的影响。结果表明，“紫金早玉”制备草莓果酒中总酚和总黄酮含量最高，分别为0.85 mg/mL和0.48 mg/mL，其对DPPH自由基抑制率最高为65.71%，“宁丰”草莓酒的DPPH自由基抑制率显著其他酒样（P＜0.05）。挥发性风味物质分析结果显示，“紫金早玉”草莓果酒中共检出风味物质52种，包括醇类12种，酯类26种，酸类1种，醛酮类4种，其他类9种，其风味物质相对比较丰富，且酯类含量最高。因此，“紫金早玉”草莓品种更加适用于酿造草莓果酒。
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