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摘要介绍果蔬在运输过程中的振动、冲击损伤，综述了果蔬振动冲击碰撞试验在实验室模拟时所需考虑的因数，并探讨了果蔬振动冲击损伤体积与各可控因素之间的相关性，此外，也对目前果蔬碰撞参数指标进行了简要说明。研究可为振动冲击作用下果蔬损伤机理的探究做出参考，也为果蔬的运输包装业提供理论依据。
关键词果蔬；冲击损伤；碰撞参数；机理
中图分类号S229+.1文献标识码A文章编号0517-6611（2015）26-326-04
Abstract This article mainly presents the damage mechanism of fruit and vegetable during transportation， and takes a summary regarding factors that need to be considered in vibration and impact test when making a simulation at lab. In addition， this paper also probes into the relativity between damage volume and manageable factors， makes brief directions with respect to the current parameter indexes belong to fruit and vegetable collision. Not only can the above act as a reference to the research on damage mechanism of fruit and vegetable under the action of impact， but also be able to provide theoretical basis for transport packing profession.
Key words Fruits and vegetables； Impact damage； Collision parameter； Damage mechanism
由于食品问题的不断出现，人们对食品的安全和果蔬品质愈来愈重视。而由于果蔬种植的区域不同和收获的季节不同，在商品走向世界各地市场过程中必然对其新鲜度、营养价值有所损坏。水果的口感和蔬菜的品质与其自身的损伤程度直接相关，损伤在流通过程中多种多样，而机械损伤则是最重要的一环[1]。目前，一般认为机械损伤是指果蔬从采摘到食用过程中受到静力或动力作用下产生的果体变形或果肉变质的现象。由于果蔬是粘弹性体，所以损伤呈现时损伤和延时损伤2种[2]。其实果蔬的损伤不分国度，而减少损伤的方法就是发展果蔬科技，从而降低在流通过程中的损伤。有文献指出，发达国家果蔬采后损伤也达到15%～20%，约是我国损伤的一半[3]。如何把果蔬的损失减到最小，使得经济效益最大化，科研人員就机械损伤进行了大量试验以及探究。
目前认为机械损伤主要形式有2种：振动损伤和冲击损伤。果蔬的振动损伤研究者甚多，康维民等通过对梨进行振动模拟试验研究，认为每一次振动对果蔬都有损伤，并且损伤是可以积累的，当累积损伤超过自身损伤安全值时，果蔬呈现振动损伤。随后他又进行了卡车运输水果的模拟试验研究，得出了草莓、葡萄、梨等不同水果的S—N曲线，发现振动加速度和振动次数有相关性，可通过振动加速度求振动次数，反之亦然[4-6]。郭彦峰等认为，还有一种振动损伤形式：共振条件下振动加速度超过商品的破损边界而产生的振动损伤[7]。 另外， 康维民等根据梨振动的S—N曲线，得出梨失去商品性前所允许的振动次数与振动加速度的关系，使得振动损伤机理研究更近了一步[8]。在果蔬冲击损伤机理探究方面，李小昱等对苹果的冲击损伤做了较全面的研究。通过对水果进行跌落试验，分析了苹果损伤体积与最大加速度之间的关系，并探讨了碰撞表面弹性模量的改变对碰撞时间、碰撞能量的影响，通过线性回归建立了苹果损伤预测模型。之后又进行了单摆式苹果碰撞试验，得出了吸收能量与苹果损伤有一定的相关性，并且损伤体积与碰撞时两苹果的接触面积呈次方的线性关系[9]。王俊等对桃下落的冲击动力学特性进行研究，选用质量、高度、坚实度作为试验因数，得到了不同因数下果品撞击钢板时的时域响应曲线和频域响应曲线。通过分析得出质量与响应主频率值呈负相关，坚实度与响应主频率值呈正相关，且它们都影响显著[10]。从表现形式上看，果蔬的损伤可分为内伤和外伤，外伤一般显而易见，而内伤很难看出来，很多时候机械损伤开始时候看不到，一段时间以后会表现出来。一方面是因为表皮和皮下组织被破坏，细菌侵入，发生腐败；另一方面是因为损伤部分与氧气接触，被氧化以后颜色变暗，发生延时损伤[1]。由于运输过程中振动、冲击、摩擦等物理作用交错混合，测得的损伤一般是多种物理作用下的混合损伤。目前采用模拟运输试验，将运输条件下各种影响因数作为输入在试验中重现。笔者着重总结了目前国内果蔬的振动和冲击损伤研究，并对模拟试验进行综述。
1模拟运输振动
由于我国现在的物流业不是很发达，目前果蔬主要以卡车运输进入市场。公路运输有其自身的特点，它成本小、运输方便，但对果蔬的品质损失较大。大量的研究得出，造成果蔬损伤的原因是因为在运输过程中果蔬的被迫振动，而这种被迫振动是由于道路不平、车辆自身振动等原因引起的[11]。振动损伤机理除了PalingrenMiner理论之外，康维民等从果蔬振动过程中损失的能量角度进行研究分析[8]，定量地得出了果蔬的损伤能量：
WC=NπcωA2 （1）
其中，WC为果蔬失去商品性时的损伤能量，N为果蔬失去商品性时的振动次数，c为果蔬粘弹性系数，ω、A为振动频率和振幅。 现实中，果蔬的运输情况比较复杂，在振动损伤机理探究中，需要大量的人力和物力，还受到外界随机因素的影响。目前研究多采用模拟运输，把现实中的振动物理参数引入试验中，在振动试验装置上测出相关响应。振动装置[12]如图1所示。
图1振动试验装置示意1.1振动频率果蔬的机械损伤大都在动态过程中形成的，尤其是运输过程中的低应力循环振动作用。在探索果蔬损伤机理的过程中，有文献指出：车辆在运输过程中自身的振动频率分布在2～5 Hz[13]。而在大量科研成果中得出不同水果的固有频率不同。西瓜的固有频率在139.4～173.0 Hz[14]，梨果实的共振频率在45.0～85.0 Hz[15]，苹果的一阶固有频率为480.0 Hz左右[16]。通过数据对比，可以知道果蔬的振动损伤并不是由于运输中产生的共振而造成的，而是低频作用下长时间的疲劳损伤。康维民等在研究梨果实的振动损伤发现，在较小的振动频率下果实的损伤比较明显[8]。所以在实验室进行模拟振动试验时，要选择较低的振动频率区间。
1.2振动加速度造成果品振动损伤成因之一就是振动加速度[17]。但在模拟振动试验所引入的加速度值受到很多因素的影响，比如，水果的种类和品种、包装方式、运输方式、堆积层数等。所以在进行模拟振动试验时要不同情况不同对待。尽量符合实际运输情况，其最大加速度的值为0.3～1.5 g[18-19]，为了提高试验效率，卢立新等在进行公路模拟运输试验时，将振动加速度扩大5倍来接近现实[17]。
1.3振动时间在试验后期要进行振动损伤的测定（一般以面积法和体积法为主），在尽量保证精准的情况下，一般以振动台的10～40 min振动时间等效公路运输的1 h或1 500 km，火车运输3 h或4 500 km[20]。
1.4其他试验因素在研究振动的过程中，不同的研究者根据具体情况引入了一些其他的影响因素。使得模拟试验更加符合实际运输（表1）。
2模拟冲击
2.1模拟冲击试验装置果蔬经济是我国一些地区的支柱产业，而由于果蔬科技知识的短缺和果蔬物流行业的发展并不完备，造成的经济损失不容忽视。其中果蔬在运输过程中造成的机械损伤较严重，主要是因为道路凸凹不平和果蔬堆码松散，增加了果蔬在车厢内上下跳动以及左右、前后碰撞冲击的可能性。目前冲击试验装置一般由冲击试验机、控制系统、加速度传感器及测定解析装置构成[8]。在跌落过程中货物托架先快速向下运动然后再旋转运动，由于托架的加速度大于商品的加速度，保证了托架与包装试件的自由分离，实现果蔬的自由跌落。然后通过附在果蔬上的加速度传感器测定冲击时的加速度，最后进行数据处理。该装置（图 2 ）主要针对果品与不同碰撞表面的研究。其实在现实果蔬的运输过程中，更多的是果蔬之间的相互碰撞，为了研究苹果之间自由碰撞的吸收能量与体积损伤的关系，李小昱等设计了简单的单摆式碰撞装置（图3），得到的损伤是随机分配的，由于每个苹果之间的屈服极限不同，每个苹果之间的损伤也就不同[9]。
2.2.1果蔬质量/跌落高度/冲击材料/成熟度（坚实度）。由能量守恒可知，果蔬的碰撞就是机械能向其他形式能的一个转化过程。静载作用下多以功的形式存在，而动力作用下果蔬碰撞前多以动能形式体现，也就决定了果蔬的质量和跌落高度与损伤之间的相关性，其实果蔬的损伤还与其他因素有关，比如发生碰撞的材料弹性模量等。王剑平等在梨的撞击加速度学特性研究中发现，梨的朝向对梨的碰撞参数影响很小，而高度、质量、坚实度等物理参数对损伤影响显著。其实跌落高度越大，力峰值越大，损伤也就越大。质量大的梨在碰撞过程中撞击过程缓慢，损伤较大，质量小的梨和它相反。同等试验条件下，成熟的梨较不成熟的梨损伤较小。他还进行了不同高度的碰撞试验，发现下落高度不同，碰撞曲线有差异，高度增加，力峰值明显增大[23]。王俊在桃的下落冲击试验中研究了响应频谱特性与不同下落高度、质量和坚实度的关系，通过数据测定并分析表明，不同下落高度对响应主频率没有较大影响，而质量、坚实度的影响则显著[10]。李小昱在研究苹果碰撞损伤时，采用了不同的跌落高度和4种弹性模量不同的撞击材料作为冲击因数，结果发现苹果在钢板上的碰撞时间最短，苹果损伤最大。在厚的垫子上碰撞时间较长，损伤较小，即缓冲材料可吸收一定的碰撞能量[9]。这为果蔬的包装提供理论基础，只要选择合适的弹性模量材料，可以一定程度上降低运输过程中的果蔬损失。吴杰为研究香蕉的损伤机理，他采用感应胶片对不同跌落高度下香蕉与不同弹性模量的4种材料碰撞，然后测定接触应力的分布。研究表明，接触应力的分布与果蔬碰撞材料有关，香梨与瓦楞纸碰撞后测得接触应力分布为放射状形，应力分布面积小于损伤面积；与钢板碰撞，接触应力分布轮廓边缘呈椭圆形，应力分布面积几乎和损伤面积一致[24]。成熟度对果蔬机械损伤的影响，目前还没有统一说法，多数研究认为成熟度越高，果实易发生损伤。研究人员通过对番木瓜的研究发现，成熟度高的番木瓜较成熟度低的果实在外力作用下机械损傷较严重，并且其愈伤能力也下降[25]。也有少部分研究表明，成熟度高了机械伤敏感性反而低了，是因为成熟后弹性模量变小了。研究人员认为，苹果的坚实度与其机械损伤正相关，果品的损伤程度与果品的曲率半径和碰撞程度有很大关系[26]。
2.2.2贮藏时间/水果品种/温度/水分含量。从生物学角度看，每个果蔬都是生命体，那么采后的果蔬物理特征必然与外界因素有关。王俊等在研究桃的冲击试验中发现，冲击加速度峰值随着贮藏时间的延长而降低。随着贮藏时间的延长，在频域响应曲线中可以看出，频率幅值下降。其原因是梨桃在贮藏过程中，果胶质分解为可溶性果胶，果肉内部组织变松弛，弹性模量增大[10]。孙骊等从物料特性角度采用二次正交旋转组合试验方法研究了存放过程中苹果的冲击破裂特性，把苹果质量、苹果硬度作为损伤评价指标，并且还发现苹果硬度和苹果含水率在存放过程中随存放天数延长均下降[27]。果蔬的损伤与自身的种类和品质有关，因为不同的个体之间机械特性存在差异性[28]。吴主莲对红富士和秦冠2种截然不同的苹果品种进行研究，冲击试验后，红富士苹果损伤严重，而秦冠苹果损伤较轻，具体表现在果实的伤口长度、宽度和深度。主要是因为不同品种之间果实大小、果肉硬度以及果皮结构上存在差异。二者的果实大小、果形指数、表皮结构、果肉硬度均有差异，在果形指数方面，红富士小于秦冠。果形指数越大，碰撞接触面积越大，碰撞时正应力小，果实损伤就越小[29]。吴杰等在研究储藏时间和储藏温度对香梨的机械特性影响时发现，低温条件下果肉的弹性模量大，坚实度大；随着温度的升高，破坏应力和破坏能减小。这是因为温度高，果实成熟快，在酶的作用下组织发生分解，果体软化[24]。温度会影响果蔬的呼吸作用等生理代谢活动，这就对果蔬内部有机物的降解和消耗有一定影响，从而会影响果蔬的力学特性。温度可以分为环境温度和果实温度，有文献表明，不同果蔬之间受温度影响不同。桃在低温环境下机械损伤较少，而苹果在较高温度下产生的损伤较少。Zhang等以金冠和红冠苹果为材料，进行了温度对果品机械损伤敏感性的研究，发现果实在0 ℃下苹果的机械损伤比21 ℃下高[30]。类似的Mowatt以澳洲青苹为材料，研究了温度与水果损伤的相关性，发现0 ℃条件下比10 ℃的果实的损伤直径提高了11%[31]。 安徽农业科学2015年3损伤评价指标
随着食品问题的出现，人们对果蔬的品质要求愈来愈高。果蔬的品质与其本身是否发生损伤直接相关。对果蔬的损伤评价直接方法有：测损伤体积、损伤面积、深度或综合评价指标。其依据是果肉变褐部位的几何尺寸来说明己经形成的损伤情况。而冲击损伤情况一般以计算损伤体积为主，目前认为，果蔬碰撞后发生损伤的部分按椭球体的体积进行计算[32]。为了研究的方便，不少研究者把振动冲击损伤的体积与果蔬发生损伤时的物理参数建立联系。并用该物理参数来代替冲击的损伤体积。果蔬是粘弹性物料，所以在运输过程中对振动和冲击损伤有一定的包容量。当果蔬发生变形超过了生物的屈服极限，生物开始出现细胞的破坏，果蔬的损伤也就形成。果蔬受到的载荷没有达到生物屈服极限时，其细胞系统不会发生损坏，商品也就不会腐败。目前大多数研究者把冲击作用时的力峰值、加速度峰值、到达最大力的时间以及冲击作用总时间等进行重要研究。王俊等在研究桃的冲击动力学中对不同成熟度、不同质量等试验因素下进行加速度的测定，并得到一定的结果[10]。同样的，王剑平等对桃的碰撞进行研究，通过对加速度、碰撞总时间、到达力峰值时间的数据进行整理，发现该3个试验因子与损伤体积的相关性不尽相同[23]。除此之外，李小昱等[9]和卢立新[2]等从吸收能量的角度研究了苹果冲击损伤，得出了发生碰撞的2个苹果可用吸收能量的线性表达式来表征2个苹果的总损伤体积的结论，从而为研究果蔬碰撞中损伤体积测定提供新方法。冲击能的计算公式E=（1-e2）mgh，其中m是果品的质量，h是跌落的高度，g是重力加速度，e是果品发生碰撞时的速度与碰撞后反弹速度的比值[33]。
国外对果蔬的机械损伤研究较早，研究方法多样。而国内对果蔬的冲击损伤研究较晚，方法单一，深度不够。果蔬的冲击损伤研究不仅可以提高瓜农瓜商的利益，还可以丰富我国果蔬机械损伤的内容。果蔬的机械损伤研究不能单纯的效仿研究工程材料方法，粘弹性体有其自身的特点，其生物属性肯定不同于工程材料。那么，在评判果蔬的损伤以及品质检测更需要方便、实用的方法，这还需要一些研究者的不懈努力。
4存在的问题
国内外学者在果蔬运输振动损伤及其品质评价指标方面的研究取得了一定的成果，但是也存在一些尚待研究的方面：①多以单个果蔬为试验对象，对于堆积状态果蔬的振动损伤的研究较少。②由于对于果蔬损伤机理尚不明确，目前多数研究对于果蔬振动损伤的原因归结为疲劳损伤，而很少涉及振动中的冲击、静载、剪切等作用。③未建立统一的振动后品质评价指标，不同种类的果蔬采取了不同的评价指标，但是这些指标是否有共性尚不清楚。④多数品质评价指标是有损检测，这不利于便携式无损检测装置的研发。
5结论及展望
果蔬机械损伤的研究在我国具有起步晚、方法单一的特点。水果的研究多集中在无损检测方面，动静力学方面研究深度很浅。果蔬作为某些地区的支柱产业，如何减少机械损伤是一个很严肃的问题。果蔬经济也是社会主义经济的一部分，人们必须重视。目前的研究大多是进行试验模拟，没有在实际流通环节中对动力学的特征参数的测定，作为生物物料，果蔬的流变特性的研究较少。研究对象主要是针对苹果、梨、西瓜等果实。还有不少关于缓冲材料的弹性模量对冲击时果蔬的损伤影响研究。并通过线性回归进行损伤体积进行预测。但在实际应用中不是很方便。
目前学者们在果蔬运输冲击损伤方面研究取得了一定的成果，但是也存在一些尚待研究的方面：①大都是对果蔬进行冲击试验模拟运输，而没有考虑在现实运输中振动、摩擦等其他损伤形式。②多以简单装置对单个果蔬进行试验，堆积、多层状态机械损伤研究较少。③多集中在动力学研究，很少关于果蔬的流变特性研究。④在损伤后品质评价指标方面多以损伤面积和损伤体积等有损检测为主，无损检测研究较少。
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关键词果蔬；冲击损伤；碰撞参数；机理
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Abstract This article mainly presents the damage mechanism of fruit and vegetable during transportation， and takes a summary regarding factors that need to be considered in vibration and impact test when making a simulation at lab. In addition， this paper also probes into the relativity between damage volume and manageable factors， makes brief directions with respect to the current parameter indexes belong to fruit and vegetable collision. Not only can the above act as a reference to the research on damage mechanism of fruit and vegetable under the action of impact， but also be able to provide theoretical basis for transport packing profession.
Key words Fruits and vegetables； Impact damage； Collision parameter； Damage mechanism
由于食品问题的不断出现，人们对食品的安全和果蔬品质愈来愈重视。而由于果蔬种植的区域不同和收获的季节不同，在商品走向世界各地市场过程中必然对其新鲜度、营养价值有所损坏。水果的口感和蔬菜的品质与其自身的损伤程度直接相关，损伤在流通过程中多种多样，而机械损伤则是最重要的一环[1]。目前，一般认为机械损伤是指果蔬从采摘到食用过程中受到静力或动力作用下产生的果体变形或果肉变质的现象。由于果蔬是粘弹性体，所以损伤呈现时损伤和延时损伤2种[2]。其实果蔬的损伤不分国度，而减少损伤的方法就是发展果蔬科技，从而降低在流通过程中的损伤。有文献指出，发达国家果蔬采后损伤也达到15%～20%，约是我国损伤的一半[3]。如何把果蔬的损失减到最小，使得经济效益最大化，科研人員就机械损伤进行了大量试验以及探究。
目前认为机械损伤主要形式有2种：振动损伤和冲击损伤。果蔬的振动损伤研究者甚多，康维民等通过对梨进行振动模拟试验研究，认为每一次振动对果蔬都有损伤，并且损伤是可以积累的，当累积损伤超过自身损伤安全值时，果蔬呈现振动损伤。随后他又进行了卡车运输水果的模拟试验研究，得出了草莓、葡萄、梨等不同水果的S—N曲线，发现振动加速度和振动次数有相关性，可通过振动加速度求振动次数，反之亦然[4-6]。郭彦峰等认为，还有一种振动损伤形式：共振条件下振动加速度超过商品的破损边界而产生的振动损伤[7]。 另外， 康维民等根据梨振动的S—N曲线，得出梨失去商品性前所允许的振动次数与振动加速度的关系，使得振动损伤机理研究更近了一步[8]。在果蔬冲击损伤机理探究方面，李小昱等对苹果的冲击损伤做了较全面的研究。通过对水果进行跌落试验，分析了苹果损伤体积与最大加速度之间的关系，并探讨了碰撞表面弹性模量的改变对碰撞时间、碰撞能量的影响，通过线性回归建立了苹果损伤预测模型。之后又进行了单摆式苹果碰撞试验，得出了吸收能量与苹果损伤有一定的相关性，并且损伤体积与碰撞时两苹果的接触面积呈次方的线性关系[9]。王俊等对桃下落的冲击动力学特性进行研究，选用质量、高度、坚实度作为试验因数，得到了不同因数下果品撞击钢板时的时域响应曲线和频域响应曲线。通过分析得出质量与响应主频率值呈负相关，坚实度与响应主频率值呈正相关，且它们都影响显著[10]。从表现形式上看，果蔬的损伤可分为内伤和外伤，外伤一般显而易见，而内伤很难看出来，很多时候机械损伤开始时候看不到，一段时间以后会表现出来。一方面是因为表皮和皮下组织被破坏，细菌侵入，发生腐败；另一方面是因为损伤部分与氧气接触，被氧化以后颜色变暗，发生延时损伤[1]。由于运输过程中振动、冲击、摩擦等物理作用交错混合，测得的损伤一般是多种物理作用下的混合损伤。目前采用模拟运输试验，将运输条件下各种影响因数作为输入在试验中重现。笔者着重总结了目前国内果蔬的振动和冲击损伤研究，并对模拟试验进行综述。
1模拟运输振动
由于我国现在的物流业不是很发达，目前果蔬主要以卡车运输进入市场。公路运输有其自身的特点，它成本小、运输方便，但对果蔬的品质损失较大。大量的研究得出，造成果蔬损伤的原因是因为在运输过程中果蔬的被迫振动，而这种被迫振动是由于道路不平、车辆自身振动等原因引起的[11]。振动损伤机理除了PalingrenMiner理论之外，康维民等从果蔬振动过程中损失的能量角度进行研究分析[8]，定量地得出了果蔬的损伤能量：
WC=NπcωA2 （1）
其中，WC为果蔬失去商品性时的损伤能量，N为果蔬失去商品性时的振动次数，c为果蔬粘弹性系数，ω、A为振动频率和振幅。 现实中，果蔬的运输情况比较复杂，在振动损伤机理探究中，需要大量的人力和物力，还受到外界随机因素的影响。目前研究多采用模拟运输，把现实中的振动物理参数引入试验中，在振动试验装置上测出相关响应。振动装置[12]如图1所示。
图1振动试验装置示意1.1振动频率果蔬的机械损伤大都在动态过程中形成的，尤其是运输过程中的低应力循环振动作用。在探索果蔬损伤机理的过程中，有文献指出：车辆在运输过程中自身的振动频率分布在2～5 Hz[13]。而在大量科研成果中得出不同水果的固有频率不同。西瓜的固有频率在139.4～173.0 Hz[14]，梨果实的共振频率在45.0～85.0 Hz[15]，苹果的一阶固有频率为480.0 Hz左右[16]。通过数据对比，可以知道果蔬的振动损伤并不是由于运输中产生的共振而造成的，而是低频作用下长时间的疲劳损伤。康维民等在研究梨果实的振动损伤发现，在较小的振动频率下果实的损伤比较明显[8]。所以在实验室进行模拟振动试验时，要选择较低的振动频率区间。
1.2振动加速度造成果品振动损伤成因之一就是振动加速度[17]。但在模拟振动试验所引入的加速度值受到很多因素的影响，比如，水果的种类和品种、包装方式、运输方式、堆积层数等。所以在进行模拟振动试验时要不同情况不同对待。尽量符合实际运输情况，其最大加速度的值为0.3～1.5 g[18-19]，为了提高试验效率，卢立新等在进行公路模拟运输试验时，将振动加速度扩大5倍来接近现实[17]。
1.3振动时间在试验后期要进行振动损伤的测定（一般以面积法和体积法为主），在尽量保证精准的情况下，一般以振动台的10～40 min振动时间等效公路运输的1 h或1 500 km，火车运输3 h或4 500 km[20]。
1.4其他试验因素在研究振动的过程中，不同的研究者根据具体情况引入了一些其他的影响因素。使得模拟试验更加符合实际运输（表1）。
2模拟冲击
2.1模拟冲击试验装置果蔬经济是我国一些地区的支柱产业，而由于果蔬科技知识的短缺和果蔬物流行业的发展并不完备，造成的经济损失不容忽视。其中果蔬在运输过程中造成的机械损伤较严重，主要是因为道路凸凹不平和果蔬堆码松散，增加了果蔬在车厢内上下跳动以及左右、前后碰撞冲击的可能性。目前冲击试验装置一般由冲击试验机、控制系统、加速度传感器及测定解析装置构成[8]。在跌落过程中货物托架先快速向下运动然后再旋转运动，由于托架的加速度大于商品的加速度，保证了托架与包装试件的自由分离，实现果蔬的自由跌落。然后通过附在果蔬上的加速度传感器测定冲击时的加速度，最后进行数据处理。该装置（图 2 ）主要针对果品与不同碰撞表面的研究。其实在现实果蔬的运输过程中，更多的是果蔬之间的相互碰撞，为了研究苹果之间自由碰撞的吸收能量与体积损伤的关系，李小昱等设计了简单的单摆式碰撞装置（图3），得到的损伤是随机分配的，由于每个苹果之间的屈服极限不同，每个苹果之间的损伤也就不同[9]。
2.2.1果蔬质量/跌落高度/冲击材料/成熟度（坚实度）。由能量守恒可知，果蔬的碰撞就是机械能向其他形式能的一个转化过程。静载作用下多以功的形式存在，而动力作用下果蔬碰撞前多以动能形式体现，也就决定了果蔬的质量和跌落高度与损伤之间的相关性，其实果蔬的损伤还与其他因素有关，比如发生碰撞的材料弹性模量等。王剑平等在梨的撞击加速度学特性研究中发现，梨的朝向对梨的碰撞参数影响很小，而高度、质量、坚实度等物理参数对损伤影响显著。其实跌落高度越大，力峰值越大，损伤也就越大。质量大的梨在碰撞过程中撞击过程缓慢，损伤较大，质量小的梨和它相反。同等试验条件下，成熟的梨较不成熟的梨损伤较小。他还进行了不同高度的碰撞试验，发现下落高度不同，碰撞曲线有差异，高度增加，力峰值明显增大[23]。王俊在桃的下落冲击试验中研究了响应频谱特性与不同下落高度、质量和坚实度的关系，通过数据测定并分析表明，不同下落高度对响应主频率没有较大影响，而质量、坚实度的影响则显著[10]。李小昱在研究苹果碰撞损伤时，采用了不同的跌落高度和4种弹性模量不同的撞击材料作为冲击因数，结果发现苹果在钢板上的碰撞时间最短，苹果损伤最大。在厚的垫子上碰撞时间较长，损伤较小，即缓冲材料可吸收一定的碰撞能量[9]。这为果蔬的包装提供理论基础，只要选择合适的弹性模量材料，可以一定程度上降低运输过程中的果蔬损失。吴杰为研究香蕉的损伤机理，他采用感应胶片对不同跌落高度下香蕉与不同弹性模量的4种材料碰撞，然后测定接触应力的分布。研究表明，接触应力的分布与果蔬碰撞材料有关，香梨与瓦楞纸碰撞后测得接触应力分布为放射状形，应力分布面积小于损伤面积；与钢板碰撞，接触应力分布轮廓边缘呈椭圆形，应力分布面积几乎和损伤面积一致[24]。成熟度对果蔬机械损伤的影响，目前还没有统一说法，多数研究认为成熟度越高，果实易发生损伤。研究人员通过对番木瓜的研究发现，成熟度高的番木瓜较成熟度低的果实在外力作用下机械损傷较严重，并且其愈伤能力也下降[25]。也有少部分研究表明，成熟度高了机械伤敏感性反而低了，是因为成熟后弹性模量变小了。研究人员认为，苹果的坚实度与其机械损伤正相关，果品的损伤程度与果品的曲率半径和碰撞程度有很大关系[26]。
2.2.2贮藏时间/水果品种/温度/水分含量。从生物学角度看，每个果蔬都是生命体，那么采后的果蔬物理特征必然与外界因素有关。王俊等在研究桃的冲击试验中发现，冲击加速度峰值随着贮藏时间的延长而降低。随着贮藏时间的延长，在频域响应曲线中可以看出，频率幅值下降。其原因是梨桃在贮藏过程中，果胶质分解为可溶性果胶，果肉内部组织变松弛，弹性模量增大[10]。孙骊等从物料特性角度采用二次正交旋转组合试验方法研究了存放过程中苹果的冲击破裂特性，把苹果质量、苹果硬度作为损伤评价指标，并且还发现苹果硬度和苹果含水率在存放过程中随存放天数延长均下降[27]。果蔬的损伤与自身的种类和品质有关，因为不同的个体之间机械特性存在差异性[28]。吴主莲对红富士和秦冠2种截然不同的苹果品种进行研究，冲击试验后，红富士苹果损伤严重，而秦冠苹果损伤较轻，具体表现在果实的伤口长度、宽度和深度。主要是因为不同品种之间果实大小、果肉硬度以及果皮结构上存在差异。二者的果实大小、果形指数、表皮结构、果肉硬度均有差异，在果形指数方面，红富士小于秦冠。果形指数越大，碰撞接触面积越大，碰撞时正应力小，果实损伤就越小[29]。吴杰等在研究储藏时间和储藏温度对香梨的机械特性影响时发现，低温条件下果肉的弹性模量大，坚实度大；随着温度的升高，破坏应力和破坏能减小。这是因为温度高，果实成熟快，在酶的作用下组织发生分解，果体软化[24]。温度会影响果蔬的呼吸作用等生理代谢活动，这就对果蔬内部有机物的降解和消耗有一定影响，从而会影响果蔬的力学特性。温度可以分为环境温度和果实温度，有文献表明，不同果蔬之间受温度影响不同。桃在低温环境下机械损伤较少，而苹果在较高温度下产生的损伤较少。Zhang等以金冠和红冠苹果为材料，进行了温度对果品机械损伤敏感性的研究，发现果实在0 ℃下苹果的机械损伤比21 ℃下高[30]。类似的Mowatt以澳洲青苹为材料，研究了温度与水果损伤的相关性，发现0 ℃条件下比10 ℃的果实的损伤直径提高了11%[31]。 安徽农业科学2015年3损伤评价指标
随着食品问题的出现，人们对果蔬的品质要求愈来愈高。果蔬的品质与其本身是否发生损伤直接相关。对果蔬的损伤评价直接方法有：测损伤体积、损伤面积、深度或综合评价指标。其依据是果肉变褐部位的几何尺寸来说明己经形成的损伤情况。而冲击损伤情况一般以计算损伤体积为主，目前认为，果蔬碰撞后发生损伤的部分按椭球体的体积进行计算[32]。为了研究的方便，不少研究者把振动冲击损伤的体积与果蔬发生损伤时的物理参数建立联系。并用该物理参数来代替冲击的损伤体积。果蔬是粘弹性物料，所以在运输过程中对振动和冲击损伤有一定的包容量。当果蔬发生变形超过了生物的屈服极限，生物开始出现细胞的破坏，果蔬的损伤也就形成。果蔬受到的载荷没有达到生物屈服极限时，其细胞系统不会发生损坏，商品也就不会腐败。目前大多数研究者把冲击作用时的力峰值、加速度峰值、到达最大力的时间以及冲击作用总时间等进行重要研究。王俊等在研究桃的冲击动力学中对不同成熟度、不同质量等试验因素下进行加速度的测定，并得到一定的结果[10]。同样的，王剑平等对桃的碰撞进行研究，通过对加速度、碰撞总时间、到达力峰值时间的数据进行整理，发现该3个试验因子与损伤体积的相关性不尽相同[23]。除此之外，李小昱等[9]和卢立新[2]等从吸收能量的角度研究了苹果冲击损伤，得出了发生碰撞的2个苹果可用吸收能量的线性表达式来表征2个苹果的总损伤体积的结论，从而为研究果蔬碰撞中损伤体积测定提供新方法。冲击能的计算公式E=（1-e2）mgh，其中m是果品的质量，h是跌落的高度，g是重力加速度，e是果品发生碰撞时的速度与碰撞后反弹速度的比值[33]。
国外对果蔬的机械损伤研究较早，研究方法多样。而国内对果蔬的冲击损伤研究较晚，方法单一，深度不够。果蔬的冲击损伤研究不仅可以提高瓜农瓜商的利益，还可以丰富我国果蔬机械损伤的内容。果蔬的机械损伤研究不能单纯的效仿研究工程材料方法，粘弹性体有其自身的特点，其生物属性肯定不同于工程材料。那么，在评判果蔬的损伤以及品质检测更需要方便、实用的方法，这还需要一些研究者的不懈努力。
4存在的问题
国内外学者在果蔬运输振动损伤及其品质评价指标方面的研究取得了一定的成果，但是也存在一些尚待研究的方面：①多以单个果蔬为试验对象，对于堆积状态果蔬的振动损伤的研究较少。②由于对于果蔬损伤机理尚不明确，目前多数研究对于果蔬振动损伤的原因归结为疲劳损伤，而很少涉及振动中的冲击、静载、剪切等作用。③未建立统一的振动后品质评价指标，不同种类的果蔬采取了不同的评价指标，但是这些指标是否有共性尚不清楚。④多数品质评价指标是有损检测，这不利于便携式无损检测装置的研发。
5结论及展望
果蔬机械损伤的研究在我国具有起步晚、方法单一的特点。水果的研究多集中在无损检测方面，动静力学方面研究深度很浅。果蔬作为某些地区的支柱产业，如何减少机械损伤是一个很严肃的问题。果蔬经济也是社会主义经济的一部分，人们必须重视。目前的研究大多是进行试验模拟，没有在实际流通环节中对动力学的特征参数的测定，作为生物物料，果蔬的流变特性的研究较少。研究对象主要是针对苹果、梨、西瓜等果实。还有不少关于缓冲材料的弹性模量对冲击时果蔬的损伤影响研究。并通过线性回归进行损伤体积进行预测。但在实际应用中不是很方便。
目前学者们在果蔬运输冲击损伤方面研究取得了一定的成果，但是也存在一些尚待研究的方面：①大都是对果蔬进行冲击试验模拟运输，而没有考虑在现实运输中振动、摩擦等其他损伤形式。②多以简单装置对单个果蔬进行试验，堆积、多层状态机械损伤研究较少。③多集中在动力学研究，很少关于果蔬的流变特性研究。④在损伤后品质评价指标方面多以损伤面积和损伤体积等有损检测为主，无损检测研究较少。
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