張茜，李洋，王磊明，馮剛

（東北林業(yè)大學工程技術學院，黑龍江哈爾濱150040）

果蔬機械損傷特性研究進展

張茜，李洋*，王磊明，馮剛

（東北林業(yè)大學工程技術學院，黑龍江哈爾濱150040）

運輸是果蔬流通過程中必經(jīng)的一個環(huán)節(jié)，并且容易對果蔬造成損傷。果蔬在流通過程中承受著靜載、擠壓、振動、跌落和沖擊等多種載荷形式的作用，產(chǎn)生了機械損傷。在歸納和分析國內外果蔬機械損傷相關研究成果的基礎上，分析果蔬振動損傷機理，從靜壓損傷、振動損傷、沖擊損傷3個類型研究果蔬機械損傷，綜述研究機械損傷方面建立的模型及減緩果蔬損傷的對策，并對未來的研究方向進行展望，旨在為今后更深入的研究提供借鑒和參考。

果蔬；機械損傷；損傷機理；損傷模型；減損對策

果蔬在采前和采后都會受到不同程度的機械損傷，果蔬的機械損傷是指其在采收、分級包裝、裝卸搬運、貯藏、運輸、加工和銷售等各個環(huán)節(jié)因受到擠壓、跌落、碰撞、摩擦作用而造成的果實變形、果皮和果肉破損的現(xiàn)象[1]。機械損傷會直接造成果實受傷部位的細胞結構破壞，導致水分和汁液流失，果肉組織迅速軟化，并引起受傷部位的組織褐變[2]。機械損傷加速了微生物對果蔬的侵害，導致果蔬發(fā)生霉變，使果蔬的品質和經(jīng)濟效益大大降低。因此，如何采用科學有效的措施來減緩果蔬在采后、運輸流通和銷售過程中的機械損傷是值得高度關注和亟待解決的問題。開展果蔬機械損傷規(guī)律及其影響因素的研究，不僅要從果蔬流通的各個環(huán)節(jié)對影響振動損傷的物理因素如振動頻率、擠壓力大小、跌落高度等因素進行探究，加大包裝的減損設計以及優(yōu)化改進等措施，還要從影響機械損傷的細胞機理層面進行探究，從果蔬的組織力學及流變學特性入手對果蔬振動損傷的機理進行全面的解釋。本文綜述了果蔬振動損傷機理及不同類型的機械損傷特性研究，提出了減緩果蔬機械損傷的幾點合理性對策，并對機械損傷研究過程中存在的問題進行了討論和展望，旨在為學者后續(xù)研究果蔬機械損傷提供參考，使我國果蔬流通產(chǎn)業(yè)朝著健康的方向發(fā)展。

1 果蔬振動損傷機理

1.1 果蔬的組織力學特性

果蔬的組織力學特性是研究振動損傷的基礎，果蔬微觀層次的差異決定了宏觀特性上的差異。細胞壁承受細胞外部的載荷和內部液體的壓力；液泡膜在細胞壁和胞內的液體之間，阻止著胞內液體的流進流出[3]。機械損傷會打破細胞的分布情況，對細胞造成破壞。果蔬細胞的排列方向和氣體空間的大小與分布也會對果蔬機械損傷程度產(chǎn)生影響，果蔬細胞組織結構和排列情況如圖1所示。

圖1 果蔬的細胞組織結構示意圖Fig.1 Sketch map of cell structure of fruits and vegetables

果蔬的振動損傷理論和宏觀力學現(xiàn)象只有回歸到細胞層面進行研究才能更深刻地揭示其變化規(guī)律，果蔬受到振動、沖擊、摩擦和擠壓等外力作用可造成細胞組織宏觀損傷、細胞微觀損傷和細胞器的微觀損傷[4]。當果蔬受擠壓和沖擊等外力作用時，發(fā)生塑形變形，細胞滑移、破裂，整體表現(xiàn)為軟化和細胞液外滲。同時，細胞液的黏滯流動在低應力條件下產(chǎn)生機械損傷，細胞間的相對滑移趨勢使細胞的果膠層在相互作用力的作用下受剪切和摩擦作用下逐步變性、分離和水解，從而導致局部組織壞死后易被微生物侵襲致腐爛[5]。

1.2 果蔬的流變學特性

為深入對果蔬機械損傷的研究，分析掌握其流變學特性也頗為重要。流變學特性可通過彈性、黏性和塑形性質的反應變化來表現(xiàn)果蔬在機械損傷過程中變化，常用應力、應變在時間下的變化來表示。通過對果蔬流變特性的剖析，更加直觀地展現(xiàn)了果蔬的組織變形情況和振動因素之間的關系[6]，從根本上明確了果蔬的力學性能和振動損傷機理。

果蔬在靜載作用下會出現(xiàn)變化見圖2。

圖2 蠕變及應力松弛Fig.2 Creep and stress relaxation

在恒定載荷的作用下，應變隨時間而逐漸增大的過程即蠕變過程[7]，用蠕變柔量J來表征。線性黏彈性體在應力 σ（t）=σ0H（t）作用下，有 J（t）=ε（t）/σ0。在恒定應變下，應力隨時間而逐漸減小的過程為應力松弛現(xiàn)象，用松弛模量 Y 來表征。在應變 ε（t）=ε0H（t）下，得到Y（t）=σ（t）/ε0。Chuma[8]通過試驗繪制了一條橘子的力-變形曲線，并得到Burgers四單元模型不符合此表征的力-變形曲線的結論。Peleg[9]與Pitt[10]通過對裝在紙板箱的蘋果進行振動損傷試驗，同樣得到了類似的曲線形狀，確定了模型中的相關參數(shù)并使模型和實際問題建立了對應關系。

2 不同類型機械損傷特性研究

2.1 靜壓損傷

靜壓損傷多發(fā)生在果蔬貯藏過程中的自然狀態(tài)下，果蔬相互接觸的區(qū)域承受上層重量壓力及下層擠壓力，導致塑形形變而產(chǎn)生損傷，承受壓力時間越長果蔬的損傷越嚴重。靜壓損傷的研究一般采用外表層的黏彈性靜載試驗，根據(jù)流變特性研究果蔬的形變量受外載力大小和貯藏時間的影響程度大小，通常采用接觸面積和直徑的變化的數(shù)值作為參考來探究振動損傷規(guī)律。果蔬受力變形的基本形式表現(xiàn)為蠕變，對力學特性和靜載損傷規(guī)律的研究至關重要，其中Burgers四單元模型在研究果蔬蠕變現(xiàn)象中更為廣泛。楊曉清等[11]對影響哈密瓜靜載蠕變損傷的因素進行了深入研究，利用虛擬樣機技術建立了蠕變仿真模型并確立了相關參數(shù)，提出了低溫低壓儲存哈密瓜可以減少其靜壓損傷的結論。在不同加載條件下對荔枝的擠壓試驗，研究表明：荔枝的抗擠壓能力具有各向異性，且其縱向大于橫向[12]。研究果蔬對內外部壓力的斷裂強度，對研究其膨脹壓力和壓縮剛度是至關重要的，有學者在對蘋果和馬鈴薯組織的研究中，提出了應變能函數(shù)的一般形式，并找到了膨脹壓力與拉伸比之間的關系，并認為果蔬組織是各向同性的、不可壓縮的、均質的并具有超彈性行為[13]。

長時間的靜壓損傷導致細胞壁破壞、細胞液流失及細胞間的結合力散失，使果蔬的抗壓能力逐漸減弱，堆疊過高也會使壓力過大導致受損嚴重，所以應縮減果蔬間的接觸時間且控制堆疊高度。許多學者表示，果蔬的受損面積與所受壓力有密切關系。吳杰等[14]為實現(xiàn)果蔬靜壓損傷面積的準確評估和預測，采用Prescale感壓膠片對不同靜壓水平下的接觸應力分布進行測量分析和有限元模擬。在受力為50 N靜壓條件下的香梨看不出損傷，這時在感壓膠片下測得的峰值應力為0.5 MPa～0.6 MPa；當接觸應力≥0.2 MPa時應力面積十分接近損傷面積，可作為損傷面積的閾值。馮哲等[15]也采用這種測量技術來檢測蘋果靜壓接觸應力的分布特性，結果顯示，蘋果的損傷面積與應力均值無直接關系；當靜壓接觸應力總面積比蘋果損傷面積高9%，應力≥0.10 MPa時最接近蘋果的損傷面積，用其估測損傷面積時產(chǎn)生的平均誤差僅為1.66%，二者關系表達式為A=0.98AP≥0.10+1.95，為蘋果靜壓損傷模擬預測提供了重要依據(jù)。另有加工番茄承受載荷的能力有相關試驗表明：載荷壓力下，三心室加工番茄果肉和膠體所受的最大應力隨載荷的增大呈線性增大，表皮處呈指數(shù)級增大，因此表皮在較大應力下易破裂損傷[16]。果蔬靜壓損傷的相關研究多從果蔬貯藏包裝的設計和容器的規(guī)格制定等方面給予適宜的建議來減少果蔬間的壓力作用，從而減少靜壓損傷。

2.2 振動損傷

動載作用引起的碰撞損傷和振動低應力疲勞損傷構成振動損傷[17]。國內外大部分研究主要從穩(wěn)態(tài)振動和隨機振動兩方面研究，穩(wěn)態(tài)振動試驗更易操作，但果蔬實際運輸狀態(tài)均為隨機振動，因而模擬實際運輸工況往往更具現(xiàn)實意義和價值。

為模擬運輸振動引起的振動損傷，已對多種果蔬進行了試驗研究，振動損傷嚴重影響果蔬生理指標的變化，在以“賽買提杏”為對象的運輸振動試驗中，振動脅迫明顯加快杏果的乙烯生成量、呼吸速率、膜透性和可溶性固形物含量的上升，使得葉綠素、抗壞血酸和硬度顯著下降[18]。梨果實可溶性固形物含量隨振動加速度的增加而增加，隨振動頻率的增加而減小[19]。郝永菲[20]模擬二級公路實際運輸情況下的自由振動，顯示常溫運輸中的振動影響了梨果的外觀，同時促進了果實的代謝，加速梨果實的后熟與衰老。

影響果品振動損傷的重要因素之一為振動加速度[21]。有研究表明：梨果實的損傷體積和加速度傳遞率隨振動加速度的增大而增大[22]，這是由疲勞損傷和能量吸收雙層作用造成的[23]。另外，由于果蔬種類、性質、運輸包裝方式不同，振動加速度的響應會受到其堆積層數(shù)、包裝方式及果蔬力學傳遞特性的影響。魏巍等[24]總結了模擬運輸振動加速度需要考慮的三方面因素：①要符合實際的車輛運輸工況。②應有利于提高試驗效率。③要充分了解果蔬加速度響應特征。試驗通過建立三元件的黏彈性模型來研究梨果實隨振動時間變化的蠕變特性，建立了梨果實的振動-蠕變模型。振動損傷試驗通常采用美國MTS公司的振動試驗機系統(tǒng)進行試驗，其中1通道連接加速度傳感器，控制振動臺的振動并測量輸入的振動加速度值；2通道連接微型傳感器，測量果實的加速度響應值。設計專用支架以保證試驗中試樣的方位，其試驗原理圖如圖3所示。

圖3 振動試驗系統(tǒng)Fig.3 Vibration test system

另有相關學者對實際運輸中果蔬的振動情況進行了模擬，發(fā)現(xiàn)振動強度是引起果品運輸損傷的主要原因[25]。Soleimani等[26]測定了卡車運輸過程中上、中、下層集裝箱內果蔬的功率譜密度值，發(fā)現(xiàn)果蔬功率譜密度值隨放置高度增加而增加，振動強度也越來越顯著。Shahbazi等[27]模擬運輸過程中振動對西瓜的損傷，建立了振動參數(shù)（如加速度、頻率、振動時間）并分析了不同位置西瓜的損傷情況，試驗表明當頻率為7.5 Hz，加速度為0.70 g，持續(xù)時間為60min時，產(chǎn)生的振動會引起西瓜較高的損傷水平，位于箱頂部的水果比中間和底部位置的水果受到更多的傷害（P＜0.05）。對4層黃花梨進行振動試驗發(fā)現(xiàn)4層均呈現(xiàn)不同的損傷程度，中間兩層損傷最大，然后是最底層，最后是最頂層[28]?？刹捎镁彌_材料制成減振包裝，一是可以減少果蔬的碰撞與摩擦，二是可起到緩沖作用，降低果實實際受到的振動能量。由于低溫可以減緩果蔬的水分散失和硬度的降低，有研究者模擬水果在溫度控制的運輸條件下進行振動試驗，在條板箱柱的3個不同位置對草莓（Fragaria xananassa）和林地草莓（F.vesca）進行微生物和質量分析，將受到振動影響的草莓與其他因素均相同的環(huán)境下未振動的草莓相比，結果顯示振動使得兩種草莓的定性特性顯著降低，溫度越低草莓振動越不顯著[29]。

2.3 沖擊損傷

果蔬的沖擊損傷主要表現(xiàn)為碰撞和跌落沖擊，沖擊對果蔬的作用力強度超過了果蔬自身所承受的力度，造成的損傷較為嚴重。沖擊損傷程度主要與果蔬的跌落高度、碰撞次數(shù)、碰撞能量以及碰撞時果蔬的表面特性相關，同時也會受果蔬成熟程度、種類及大小等因素的影響。對果蔬沖擊損傷的研究一般采用振動試驗和跌落試驗，分析果蔬表面受損面積與最大加速度、跌落高度、碰撞時間等因素的關系，建立相關模型并分析模型中的參數(shù)來研究沖擊損傷。

王芳等[30]分別研究了跌落高度、西瓜質量、碰撞材料及其層數(shù)等物理參數(shù)對內蒙古和林格爾“西農(nóng)八號”西瓜的碰撞加速度峰值和最大變形量的影響，結果顯示跌落高度和西瓜質量對西瓜的力學特性影響顯著，且力學特征及損傷與跌落高度、西瓜質量的回歸方程相關系數(shù)R2都大于0.972。蘋果的瘀傷發(fā)生率和易感性均受包裝設計和跌落高度的影響，分層包裝比在散裝包裝中包裝的水果受損發(fā)生率高30%左右[31]。張連文等[32]測出了BC型的瓦楞紙箱包裝件的共振頻率為53.1 Hz，最大堆碼層數(shù)為9層，圣女果的脆值為93.84 m·s-2，包裝件最大允許跌落高度為550 mm。有學者用離散元素法（DEM）分析了果品在減速帶期間運輸?shù)膿p傷，模擬顯示，較高的卡車負載導致較少的瘀傷，并且后軸后面散貨箱中的蘋果比后軸前面散貨箱中的蘋果產(chǎn)生更多的損壞。在果蔬的運動過程中，貨車速度的降低，卡車負載的增加和懸架剛度的減小都有助于減少果實損壞的發(fā)生[33]。

3 果品運輸振動損傷的模型建立

多年來國內外學者研究并建立了多種果蔬振動損傷模型。更多的研究是對果蔬個體進行建模，探究損傷與其他諸如貯存時間、跌落高度、堆疊層數(shù)、振動時間等之間的關系并分析參數(shù)。比如果蔬的種類、儲藏時間與其蠕變特性相關，而載荷加載位置對其產(chǎn)生的影響并不明顯[34]，可建立四元件模型并對參數(shù)求解[35]。果蔬跌落試驗可通過回歸分析得到關系方程，因而可對蘋果跌落損傷進行預測[36]。盧立新等[37]通過振動損傷試驗得到?jīng)_擊力、峰值加速度、最大沖擊變形量、沖擊結束后的殘余變形等量隨跌落高度的增加而逐漸增大，而沖擊彈性恢復系數(shù)逐漸降低，果蔬損傷加重。又基于果實動態(tài)沖擊本構關系、赫茲接觸理論和Kuwabara模型分別建立了蘋果是否考慮損傷工況的動態(tài)力學模型，得到了黏彈性損失系數(shù)和跌落損傷破損的邊界曲線[38-40]。對多層蘋果進行的跌落試驗構建了跌落沖擊響應的動態(tài)流變模型，且試驗結果與理論模型結果能較好吻合[41]。王芳[42]建立的西瓜蠕變參數(shù)隨儲藏時間變化的數(shù)學模型可用于預測西瓜的質地與儲藏時間。潘嘹[43]挖掘了低能量多次沖擊條件下的加速度、回彈高度、累積吸收能量與沖擊次數(shù)之間的關系，建立了動態(tài)模型，得到了果品低能量多次沖擊損傷閾值?，F(xiàn)以梨果實在3 cm高度下的沖擊次數(shù)回彈高度曲線為例，得到關系式（如圖4）：

式中：E1為沖擊初始動能，J；E0為沖擊損失能量，J；E 為果品吸收能量，J；E2為回彈能量，J。

圖4 果品沖擊過程能量分配示意圖Fig.4 Constant-height multiple-impact loading and the resulting energy partitioning

從該例中得到?jīng)_擊初始的動能僅與沖擊高度有關，高度一定則初始動能相同。假設每次沖擊過程中損失的能量相同，沖擊次數(shù)增加，則每次新增的損傷減少，果品吸收的能量也減少，那么回彈能量就增加，導致回彈高度隨之增加，直至損傷不再變化，回彈能量也保持穩(wěn)定，回彈高度就趨于穩(wěn)定。

不同的研究者選取的研究角度不同，有學者從細胞層面進行剖析建模，也有學者從靜壓特性、振動特性、沖擊特性這幾個方向研究相關模型，大多還建立了參數(shù)并進行了分析，使研究更加全面具體，其中部分相關模型歸納后如表1所示。

表1 果品運輸振動損傷的模型Table 1 Fruit transport vibration damage model

4 減緩果蔬機械損傷對策

4.1 加強包裝保護

果蔬常在儲藏、運輸、銷售等過程中受到各種沖擊力。可進行減振包裝，減少果蔬受到的沖擊碰撞。減振包裝是通過放置高阻尼的材料，使外力在傳輸?shù)焦弋a(chǎn)生的加速度峰值低于脆值，從而減小果蔬損傷。減振包裝材料一般可分為兩類：一類是為防沖擊破損，應選擇具有高彈性和壓縮能力強的材料，適用于沖擊破壞強度比振動破壞強度高的產(chǎn)品；另一類是為了減振，使用衰減能力強、阻尼高的材料，適于長期運輸、因振動而易產(chǎn)生疲勞損傷的產(chǎn)品[47]。

緩沖包裝紙、瓦楞紙板、紙漿模塑、可降解泡沫塑料、蜂窩紙板、發(fā)泡植物纖維、再生泡沫塑料盒等是主要的緩沖材料[48]。有研究者將葡萄果實均勻分布在減振襯墊凹槽上，有效減緩果實的損傷[49]。采用2 mmEPE（Expandable Polyethylene，可發(fā)性聚乙烯，又稱珍珠棉）與楞高為4.4 mm～5.0 mm的楞紙板組合材料替換傳統(tǒng)批發(fā)類皇冠梨包裝的隔擋與襯墊，舍棄紙包裹和EPS（Expandable Polystyrene，發(fā)泡聚苯乙烯，又稱可發(fā)性聚苯乙烯）網(wǎng)袋，既節(jié)省空間又降低成本[50]。Jarimopas等[51-52]發(fā)現(xiàn)塑料和紙板具有降低沖擊損傷作用，但是紙板減振效果比塑料板強。紙板緩沖材料的保護作用和泡沫網(wǎng)緩沖材料相似，但是紙板包裝的番木瓜更容易成熟[53]。當代環(huán)保及綠色理念的大趨勢催生了許多新型緩沖材料。成培芳等[54]用淀粉/纖維作為原料制作出了可降解的緩沖包裝材料。Shi等[55]和Lu等[56]分別用向日葵莖稈和毛竹竹漿作為原料進行包裝材料的制作試驗，其物理特性和緩沖系數(shù)防護性能比發(fā)泡聚乙烯材料更強，且安全無污染。

4.2 加大對運輸路況的改善

車輛運輸狀況不同，對果蔬造成的影響也不同。運輸路面狀況是否良好直接影響車輛的振動，且有一定隨機性。車輛緊急啟動或在道路中遇障礙物緊急制動等引起的振動，會產(chǎn)生位移干擾[57]。在一級公路和高速公路下分別進行黃花梨運輸振動模擬試驗，發(fā)現(xiàn)平均速度相同時在一級公路上的加速度峰值要高于高速公路上加速度的峰值，因為高速公路的運輸路面情況比一級公路更良好[58]。另外，當研究的車速較低，約為20 km/h時，在鄉(xiāng)村土路上測得的加速度峰值是各路況中最高的。那么若要減緩果蔬運輸途中的振動損傷，定要采用適當?shù)倪\輸方式，也可改善車輛的運輸環(huán)境。

振動加速度分為穩(wěn)定振動條件下的加速度和隨機振動條件下的加速度，隨機振動條件下進行的模擬振動試驗與實際更接近。振動的加速度越大，果蔬就越易損傷[59]。Shahbazi等[27]發(fā)現(xiàn)隨加速度的增加，西瓜肉的損害比西瓜皮嚴重。另外，通過試驗發(fā)現(xiàn)運輸車輛車廂后部的振動加速度明顯比車廂前部高，使得車廂后部的果蔬損傷比車廂前部同樣堆放條件下的果蔬損傷更嚴重，且同一位置處頂部所受的振動加速度比底部高[58]。而Zeebroeck等[60]發(fā)現(xiàn)車輛處于高峰值加速度時，擠壓強度隨著位置的下降而增加，果蔬的擠壓損傷也越來越大。無論何種堆放方式，果蔬在運輸路途中車輛的加速度都不要超過其承受力度，以免造成果蔬損傷[58]。

4.3 減少搬運損傷

果蔬在工作人員搬運過程中可能會對果蔬產(chǎn)生擠壓或碰撞而致?lián)p傷，因此工作人員要形成有條不紊的工作環(huán)境，減少搬運失誤，保證果蔬的完好程度，減少損傷。將同樣規(guī)格的果蔬包裝箱堆放在一起，避免果蔬被機械或人員碰撞，也避免尖銳的利器劃破包裝箱，使緩沖包裝失去保護果蔬的能力。

4.4 縮短運輸時間

運輸時間即果蔬由車輛從發(fā)出地轉移至目的地的所用時間。果蔬之間的堆疊擠壓和路途的顛簸晃動會造成果蔬機械損傷，并且運輸時間越長越有可能造成更嚴重的損傷，果蔬循環(huán)振動應力作用下?lián)p傷逐漸積累直至疲勞破壞[18]。因此，減少運輸時間可一定程度減少對果蔬產(chǎn)生的機械損傷。

5 結論與展望

研究果蔬運輸振動損傷特性對于減少果蔬機械損傷有著重要意義。縱觀國內外學者研究現(xiàn)狀，以下研究還需進一步加強。

1）建立果蔬質量評估和機械損傷程度預測的統(tǒng)一度量標準。可根據(jù)果蔬構造的不同以硬度、脆性等特性分為幾類來進行標準制定，使具有可靠性和實用性。

2）加強對高價值果蔬的抗損研究。研究對象多為常見且價值較低的果蔬，而對于一些價值較高且抗損能力較弱的果蔬欠缺深入探究，導致高價值果蔬因缺少抗損技術支撐而在運輸過程中損傷較為嚴重，無法發(fā)揮其經(jīng)濟效益。

3）分析研究果蔬在多種錯綜復雜的力或動態(tài)載荷作用下的機械損傷規(guī)律和影響。目前的試驗研究多在某種單一力作用下進行振動損傷檢測，而實際果蔬的損傷是在各種作用力綜合作用下產(chǎn)生的，因而果蔬振動損傷機理研究不夠全面，缺乏科學性。

4）加強果蔬微觀細胞破裂損傷的相關檢測、建模和分析計算。研究者對果蔬宏觀可見的損傷研究較多，從微觀角度來研究不易察覺的細胞破裂損傷較少，導致振動損傷特性理論基礎欠缺。

[1]王榮.葡萄與番茄力學特性及機械損傷的研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)大學,2003

[2]王艷穎,胡文忠,龐坤,等.機械損傷對富士蘋果采后軟化生理的影響[J].食品研究與開發(fā),2008,29(5):132-136

[3]黃祥飛.果品振動損傷特性及其減損包裝的研究[D].無錫:江南大學,2008

[4]李立民.運輸過程中機械振動對果蔬貯藏品質的影響[D].天津:天津商業(yè)大學,2016

[5]高迎旺,耿金鳳,饒秀勤.果蔬采后內部損傷無損檢測研究進展[J].食品科學,2017,38(15):277-287

[6]張洪霞,李大勇,陶桂香.果蔬的力學—流變學特性的研究進展[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學學報,2005,17(3):51-54

[7]吳亞麗,郭玉明.果蔬生物力學性質的研究進展及應用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學刊,2009(3):35-36

[8]Chuma Y,Shiga T,Iwamoto.Mechanical properties of satsuma oranges as related to the design of a contain of bulls transportation[J].Journal of Texture Studies,1978,9:461-470

[9]Peleg K.Package produce interaction in corrugated containers far fresh produce[J].Trans An Soc Agric Engrs,1981,24:794-800

[10]Pitt R E,Chen H L.Time dependent aspects of strength and rheology of vegetative tissue[J].Trans An Soc Agric Engrs,1983,26:1275-1280

[11]楊曉清,王春光.河套蜜瓜靜載蠕變特性的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2007,23(3):202-207

[12]陳燕,蔡偉亮,鄒湘軍,等.荔枝鮮果擠壓力學特性[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2011,27(8):360-364

[13]Singh F,Katiyar VK,Singh BP,et al.Analytical study of turgor pressure in apple and potato tissues[J].Postharvest biology and technology,2014(89):44-48

[14]吳杰,李凡,葛云,等.香梨靜壓接觸應力測量及損傷預測[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2013,29(6):261-266

[15]馮哲,吳杰.基于感壓膠片測量技術的蘋果靜壓接觸應力及損傷分析[J].食品與機械,2015,31(5):186-189

[16]呂勝權,吳杰,馮哲.加工番茄靜壓內部應力的有限元分析[J].食品與機械,2013,29(5):3-5

[17]虢露葭,李萍,侯曉榮,等.果蔬采后機械損傷特性研究進展[J].食品工業(yè)科技,2013,34(1):389-391,396

[18]程曦.振動脅迫對杏果實采后后熟軟化影響的研究[D].烏魯木齊:新疆農(nóng)業(yè)大學,2015

[19]劉林林,呼和,張玉琴,等.振動對梨理化性質和損傷特性的影響[J].食品科技,2015,40(12):290-293

[20]郝永菲.黃冠梨采后運輸特性及銷地適宜貯藏條件的研究[D].晉中:山西農(nóng)業(yè)大學,2015

[21]盧立新,黃祥飛,華巖.基于模擬運輸條件的梨果實包裝振動損傷研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2009,25(6):110-114

[22]劉林林,呼和,王羽,等.振動參數(shù)與梨損傷特性和黏彈性的關系[J].振動與沖擊,2016,35(10):139-144

[23]康維民,肖念新,蔡金星,等.穩(wěn)定振動條件下梨的振動損傷研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2004,35(3):105-108

[24]魏巍,王芳,趙滿全,等.果蔬運輸振動損傷與其品質評價指標的研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)機化研究,2015(5):260-262

[25]程旭,楊曉清,董同力嘎.蜜瓜運輸共振頻率的測定及其對儲藏品質的影響[J].農(nóng)業(yè)工程與學報,2015,11(31):294-299

[26]Soleimani B,Ahmadi E.Measurement and analysis of truck vibration levels as a function of packages locations in truck bed and suspension[J].Computers and electronics in agriculture,2014(109):141-142

[27]Shahbazi F,Rajabipour A,Mohtasebi S,et al.Simulated in-transit Vibration Damage to Watermelons[J].Journal of agriculture science and technology,2012,12(1):23-24

[28]李萍.黃花梨模擬運輸振動引起的機械損傷與品質損害[D].杭州:浙江大學,2014

[29]La Scalia G,Aiello G,Miceli A,et al.Effect of vibration on the quality of strawberry fruits Caused by Simulated Transport[J].Journal of food process engineering,2016,39(2):140-156

[30]王芳,魏星,韓媛媛,等.西瓜沖擊力學特性及損傷分析研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學學報,2016,34(2):185-189

[31]Fadiji T,Coetzee C,Chen L,et al.Susceptibility to impact damage of apples inside ventilated corrugated paperboard packages:Effects of package design[J].Postharvest biology and technology,2016(118):111-119

[32]張連文,楊傳民,孟憲文,等.圣女果運輸包裝件振動沖擊性能試驗研究[J].振動工程學報,2011,24(1):73-77

[33]Van Zeebroeck M,Lombaert G,Dintwa E,et al.The simulation of the impact damage to fruit during the passage of a truck over a speed bump by means of the discrete element method[J].Biosystems engineering,2008,101(1):58-68

[34]Afkai-Sayyah A H,Esmailpour B.Apple firmness measurement based on visco-elastic properties[J].Journal of Food Agriculture and Environment,2008,6(2):276-279

[35]李小昱,王為,孫驪,等.蘋果流變特性的研究Ⅰ．蠕變特性的試驗與研究[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版),1991,19(3):70-74

[36]李春飛.模擬運輸條件下箱裝果品動力學特性及損傷的試驗研究[D].無錫:江南大學,2007

[37]盧立新,王志偉.蘋果跌落沖擊力學特性研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2007,23(2):254-258

[38]盧立新,王志偉.跌落沖擊下果實動態(tài)本構模型的構建與表征[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2007,23(4):238-241

[39]盧立新,王志偉.跌落沖擊下果實動態(tài)力學模型[J].工程力學,2009,26(4):228-233

[40]盧立新.跌落損傷脆值及損傷邊界[J].包裝工程,2005,26(6):1-4,11

[41]盧立新,王志偉.多層蘋果剛性跌落沖擊模型與沖擊響應研究[J].包裝工程,2007,28(3):27-29,50

[42]王芳.西瓜壓縮及蠕變特性的研究[D].呼和浩特:內蒙古農(nóng)業(yè)大學,2008

[43]潘嘹.典型果品機械損傷及其防護機理研究[D].無錫:江南大學,2011

[44]李曉娟.鴨梨機械損傷機理及運輸包裝研究[D].天津:天津科技大學,2011

[45]周然.黃花梨運輸振動損傷與冷藏品質變化的試驗研究[D].上海:上海交通大學,2007

[46]Zhou JF,He L,Karkee M,et al.Analysis of shaking-induced cherry fruit motion and damage[J].Biosystems engineering,2016(144):105-114

[47]李萍,王若伊,林頓,等.果蔬運輸振動損傷及其減振包裝設計[J].食品工業(yè)科技,2013,34(5):353-355

[48]王虹,王文明,胡兵林,等.紙蜂窩材料的有效緩沖及其預壓縮試驗[J].包裝工程,2012,33(1):20-23

[49]黃斯.水果減振包裝的研制及其在草莓、獼猴桃和葡萄貯運中的應用[D].杭州:浙江大學,2016

[50]胡洋.皇冠梨振動損傷試驗與緩沖包裝結構設計[D].北京:北京林業(yè)大學,2016

[51]Jarimopas B,Singh S P,Sayasoonthorn S,et al.Comparison of package cushioning materials to protect post-harvest impact damage to apples[J].Packaging Technology and Science,2007,20(5):315-324

[52]Jarimopas B,Sayasoonthorn S,Singh S P,et al.Test method to evaluate bruising during impacts to apples and compare cushioning materials[J].Journal of Testing and Evaluation,2006,35(3):1-6

[53]Chonhenchob V,Singh S P.Packaging performance comparison for distribution and export of papaya fruit[J].Packaging Technology and Science,2005,18(3):125-131

[54]成培芳,宋樹鑫,孫陽,等.淀粉/纖維可降解緩沖包裝材料的制備及其性能研究[J].包裝工程,2012,33(15):21-24,116

[55]Shi J Y,Wang G Y.The preparation and performance of biomass cushioning packaging material prepared by sunflower stalk pith[J].Advanced Materials Research,2010,113/116:1468-1471

[56]Lu B L.The research of bamboo pulp buffer packaging material[C].Tianjin:Proceedings of the 17thIapri world conference on packaging,2010:392-395

[57]智秀娟,周林森.淺談振動理論在緩沖防振包裝中的應用[J].水利電力機械,2005,27(4):41-43

[58]周然,蘇樹強,李云飛.果蔬運輸振動頻譜檢測分析及對水果損傷的研究[J].包裝工程,2007,10(28):76-79

[59]Barchi G L,Berardinelli A,Guarnieri A,et al.Damage to loquats by vibration-simulating intra-state transport[J].Biosystems Engineering,2002,82(3):305-312

[60]Zeebroeck V M,Tijskens E,Dintwa E,et al.The discrete element method(DEM)to simulate fruit impact damage during transport and handling:Case study of vibration damage during apple bulk transport[J].Postharvest Biology and Technology,2006,41(1):92-100

Research Progress of Mechanical Damage Characteristics of Fruits and Vegetables

ZHANG Xi，LI Yang*，WANG Lei-ming，F(xiàn)ENG Gang
（College of Engineering and Technology，Northeast Forestry University，Harbin 150040，Heilongjiang，China）

Transportation was an essential part of the process of fruit and vegetable circulation，and it was easy to cause damage to fruits and vegetables.Fruits and vegetables in the circulation process will bear the static load，squeezing force，vibration，falling shock and other forms of load，resulting in mechanical damage.Based on the analysis of the research results of fruits and vegetables mechanical damage at home and abroad，this paper analyzed the mechanism of vibration damage of fruits and vegetables，studied the mechanical damage of fruits and vegetables from the three perspectives of static pressure damage，vibration damage and impact damage，expatiated on the model of mechanical damage fruit and vegetable damage and prospected the future research direction.It aimed to provide inspiring and reference for further research in the future.

fruitsandvegetables；mechanicaldamage；damagemechanism；damagemodel；mitigationmeasures

張茜，李洋，王磊明，等.果蔬機械損傷特性研究進展[J].食品研究與開發(fā)，2018，39（1）：193-199

ZHANG Xi，LI Yang，WANG Leiming，et al.Research Progress of Mechanical Damage Characteristics of Fruits and Vegetables[J].Food Research and Development，2018，39（1）：193-199

10.3969/j.issn.1005-6521.2018.01.038

中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目（2572017CB05）；黑龍江省科學基金項目（QC2017080）

張茜（1994—），女（漢），碩士研究生，主要從事果蔬保鮮技術研究。

*通信作者：李洋，女，副教授，博士，主要從事冷鏈技術研究。

2017-04-06