近日，西北農(nóng)林科技大學機械與電子工程學院研究人員在國際食品TOP期刊《Food Packaging and Shelf Life》（IF：10.8）發(fā)表了題為“Analysis of protective ability of pomelo peel against impact damage to apple for cushioning packaging design"的研究性論文。在該論文中，研究人員利用上海騰拔Universal TA國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用于測定柚子皮的拉伸強度、斷裂伸長率和彈性模量。

高性能緩沖結(jié)構(gòu)的設計對避免蘋果在倉儲、搬運及運輸過程中發(fā)生機械損傷至關(guān)重要。本文采用沖擊試驗、微觀形貌觀測與離散元法，探究柚子皮對蘋果抗損傷性能的防護效果。試驗結(jié)果表明：相較于沙田柚皮，紅蜜柚皮厚度更薄，且抗形變能力與之相當，更適合作為包裝緩沖材料。紅蜜柚中果皮雖厚度更小，卻具備清晰的網(wǎng)狀多孔骨架結(jié)構(gòu)；該微觀結(jié)構(gòu)使其可承受更大沖擊力（116.53?N），彈性模量達 1.10?MPa。這說明緩沖防護性能由組織微觀構(gòu)型決定，而非果肉 / 果皮整體厚度?；阼肿又泄ぜ毎Y(jié)構(gòu)與胞間孔隙尺寸特征，本文構(gòu)建了生物基抗損傷結(jié)構(gòu)預測模型。結(jié)果顯示該數(shù)學預測模型擬合度良好（決定系數(shù)R2=0.9003），柚子皮抗沖擊響應預測時間為 0.1766?ms。影響模型結(jié)構(gòu)單元抗損傷性能的因素主次排序為：加載速度 (V)＞孔隙率 (P)＞單元尺寸 (S)。柚子皮可為生鮮農(nóng)產(chǎn)品緩沖防護包裝提供天然仿生結(jié)構(gòu)設計思路。

如圖 A 所示，本研究對比柚子皮與泡沫網(wǎng)套兩種防護材料的斷裂應力（σ?）、斷裂應變（ε?）及彈性模量（E）三項力學性能指標。紅蜜柚皮的斷裂應力 σ?為 0.27 MPa，斷裂應變 ε?為 0.25，彈性模量 E 為 1.10 MPa；反觀泡沫網(wǎng)套，其斷裂應力 σ?為 0.28 MPa，斷裂應變 ε?為 0.50，彈性模量 E 僅 0.57 MPa。兩種材料的斷裂應力數(shù)值相近，但柚子皮彈性模量顯著更高，說明其剛性更強，抵抗應力變形的能力更優(yōu)異。泡沫網(wǎng)套斷裂應變更大，但其彈性模量偏低，代表材料質(zhì)地更柔軟，剛性與承載支撐性能弱于柚子皮。上述結(jié)果證實柚子皮具備突出力學性能優(yōu)勢，可作為仿生基材，用于研發(fā)可持續(xù)、可生物降解新型包裝材料，提升生鮮易腐農(nóng)產(chǎn)品的防護效果。

參考文獻：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