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更新時間：2025-04-21
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福建農林大學機電工程學院研究人員在國際期刊《Biosystems Engineering》(中科院一區Top, IF=4.4)發表了題為"Correlation between rheological properties and maturity of passion fruit based on machine vision"的研究論文。在該論文中，研究人員利用上海騰拔Universal TA質構儀用于測定百香果的硬度、內聚性、回復性和彈性以及穿刺強度、果皮穿破距離、總穿刺功、穿破果皮功、粘附力和粘附性等指標。
流變特性在食品生產和質量控制中起著重要作用。本研究探討了百香果流變參數與品質特性之間的關系，并基于其流變特性建立了百香果的成熟度分類模型。每個樣品都進行了流變測試、質地剖面分析測試、穿刺測試以及理化指標測試。這些測試旨在收集有關百香果精確的力學和生理信息。我們搭建了一個力學測試平臺，并使用機器視覺技術來分析果實的微觀變形。該平臺能夠測量實時接觸面積和載荷值，從而在壓縮過程中獲得準確的應力值。對完整的百香果進行了無損流變測試，以獲取加載階段的彈性模量。測試結果與傳統赫茲接觸理論的結果高度一致。此外，在保壓階段，通過擬合五元件麥克斯韋模型得到了應力松弛參數。值得注意的是，流變參數與大多數質地參數或理化指標之間存在很強的相關性，最高相關系數達到了 0.703。因此，流變參數被用作成熟度分類模型（梯度提升決策樹（GBDT）、多層感知器（MLP）和自適應提升算法（AdaBoost））的輸入。所有模型都取得了令人滿意的分類結果。特別是，GBDT 模型展現出了優異的分類性能和泛化能力，其精確率、召回率和 F 值分別為 80.44%、80.08% 和 80.26%。研究結果表明，基于無損流變特性來判斷百香果的成熟度是可行的。
TPA和穿刺試驗參數能有效地反映水果的質地屬性。對不同成熟度百香果的質地特性進行分析的結果見表 4。除了粘附力（Af）和總穿刺功（Tw）外，其他質地特性參數存在明顯差異。總體而言，硬度（Th）、彈性（Re）、內聚性（Ph）、粘附力（Af）和粘附性（Ad）等參數隨著成熟度的增加呈現下降趨勢，這表明果實的硬度和粘性降低。此外，值得注意的是，隨著成熟度的增加，果皮破裂距離（Db）參數逐漸增大。這表明在百香果的成熟過程中，果皮變得更加堅韌，穿刺探針需要做更多的功才能刺穿果皮。
參考文獻：Fan Lin et al. Correlation between rheological properties and maturity of passion fruit based on machine vision. Biosystems Engineering, 2025.
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