上海腾拔国产质构仪助力西北农林科技大学发表关于果蔬包装的研究成果

近日，西北农林科技大学机械与电子工程学院研究人员在国际食品TOP期刊《Food Packaging and Shelf Life》（IF：10.8）发表了题为“Analysis of protective ability of pomelo peel against impact damage to apple for cushioning packaging design"的研究性论文。在该论文中，研究人员利用上海腾拔Universal TA国产质构仪用于测定柚子皮的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量。

高性能缓冲结构的设计对避免苹果在仓储、搬运及运输过程中发生机械损伤至关重要。本文采用冲击试验、微观形貌观测与离散元法，探究柚子皮对苹果抗损伤性能的防护效果。试验结果表明：相较于沙田柚皮，红蜜柚皮厚度更薄，且抗形变能力与之相当，更适合作为包装缓冲材料。红蜜柚中果皮虽厚度更小，却具备清晰的网状多孔骨架结构；该微观结构使其可承受更大冲击力（116.53 N），弹性模量达 1.10 MPa。这说明缓冲防护性能由组织微观构型决定，而非果肉 / 果皮整体厚度。基于柚子中果皮细胞结构与胞间孔隙尺寸特征，本文构建了生物基抗损伤结构预测模型。结果显示该数学预测模型拟合度良好（决定系数R2=0.9003），柚子皮抗冲击响应预测时间为 0.1766 ms。影响模型结构单元抗损伤性能的因素主次排序为：加载速度 (V)＞孔隙率 (P)＞单元尺寸 (S)。柚子皮可为生鲜农产品缓冲防护包装提供天然仿生结构设计思路。

如图 A 所示，本研究对比柚子皮与泡沫网套两种防护材料的断裂应力（σᵧ）、断裂应变（εᵧ）及弹性模量（E）三项力学性能指标。红蜜柚皮的断裂应力 σᵧ为 0.27 MPa，断裂应变 εᵧ为 0.25，弹性模量 E 为 1.10 MPa；反观泡沫网套，其断裂应力 σᵧ为 0.28 MPa，断裂应变 εᵧ为 0.50，弹性模量 E 仅 0.57 MPa。两种材料的断裂应力数值相近，但柚子皮弹性模量显著更高，说明其刚性更强，抵抗应力变形的能力更优异。泡沫网套断裂应变更大，但其弹性模量偏低，代表材料质地更柔软，刚性与承载支撑性能弱于柚子皮。上述结果证实柚子皮具备突出力学性能优势，可作为仿生基材，用于研发可持续、可生物降解新型包装材料，提升生鲜易腐农产品的防护效果。

参考文献：Jincheng Yu, et al. Analysis of protective ability of pomelo peel against impact damage to apple for cushioning packaging design. Food Packaging and Shelf Life, 2025