测量产品的变形阈值的制作方法

测量产品的变形阈值
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年7月1日提交的题为“methods for measuring deformation threshold of agricultural produces”的美国临时专利申请no.62/869,102的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本发明涉及在不损坏农产品的情况下准确测量各种农产品的硬度以评估其成熟度(ripeness)的方法。


背景技术：

4.几十年来，种植者和存储行业一直使用仪器化的水果/果实(fruit)硬度评估作为成熟度指数。然而，这没有在零售层面得到广泛应用——主要是由于测量的复杂性、昂贵的机械以及测量所需的技能。
5.测量产品质地的已知方法包括破坏性测试，诸如针穿硬度计，它破坏所测试的产品并防止其进一步使用，并且还包括非破坏性测试，诸如声学测量、弹性冲击评估和弹性微变形，它们不损害所测试的产品。其他评估水果硬度的方法(诸如光学和核磁共振(nmr))由于它们的复杂性和成本而尚未获得广泛接受(加西亚-拉莫斯f.j.等人，西班牙农业研究杂志，2005年卷3(1)：61-73(garc
í
a-ramos f.j.et al.,spanish journal of agricultural research,2005vol.3(1):61-73))。
6.然而，用于测量农产品硬度的已知方法和设备具有许多缺点，诸如：破坏性、机器笨重且昂贵、测试程序长且仅允许测试小样本、水果特异性、不准确等。
7.因此，需要一种对农产品进行广泛覆盖的无损测试方法，该方法易于操作，用于评估水果或蔬菜达到令人满意的消费质量所需的时间段以及评估存储潜力和收获计划。


技术实现要素：

8.结合旨在示例性和图示说明性而非限制范围的系统、工具和方法来描述和图示说明以下实施例及其方面。
9.在一个实施例中，提供了一种系统，该系统包括：测试设备，该测试设备包括探头和至少一个传感器，该探头被配置为被推进以接合相对于测试设备定位的产品项目，该至少一个传感器被配置为测量产品项目对推进的抵抗力；至少一个硬件处理器；以及非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，程序指令可由至少一个硬件处理器执行以：操作测试设备以连续推进探头以接合产品项目的表面，同时测量抵抗力。当抵抗力停止由于推进而增加时中断推进，并确定在推进期间测量的最高抵抗力，其中最高抵抗力指示产品项目的硬度值。
10.在一个实施例中，还提供了一种用于测量产品项目的硬度的方法，该方法包括：提供测试设备，该测试设备包括探头和至少一个传感器，该探头被配置为被推进以接合相对
于测试设备定位的产品项目，该至少一个传感器被配置为测量产品对推进的抵抗力；操作测试设备以连续推进探头以接合产品项目的表面，同时测量抵抗力；当抵抗力停止由于推进而增加时中断推进；以及确定在推进期间测量的最高抵抗力，其中最高抵抗力指示产品项目的硬度值。
11.在一些实施例中，产品项目是水果和蔬菜中的一种。
12.在一些实施例中，硬度值指示产品项目的成熟度参数。
13.在一些实施例中，关于指定品种的产品项目，在产品项目的两个或更多个已知成熟度阶段(ripeness stages)对操作、中断和确定进行迭代。在一些实施例中，与每个迭代相关联的最高抵抗值被存储为指示指定品种在两个或更多个成熟度阶段的成熟度参数的硬度值。
14.在一些实施例中，以指定距离的增量执行推进。在一些实施例中，指定距离在0.001mm和0.1mm之间。
15.除了上述示例性方面和实施例之外，通过参考附图并通过研究以下具体实施方式，其他方面和实施例将变得显而易见。
附图说明
16.在参考图中图示说明了示例性实施例。图中所示的部件和特征部的尺寸通常是为了方便和清晰的呈现而选择的，并且不一定按比例示出。下面列出了这些图。
17.图1是图示说明根据本公开的一些实施例的在穿入(penetrometric)测试期间的典型响应阶段(response phases)的曲线图；
18.图2a是根据本公开的一些实施例的用于测量农产品硬度和成熟度的示例性系统的示意图；
19.图2b是根据本公开的一些实施例的用于测量农产品硬度和成熟度的方法中的功能步骤的流程图；
20.图3a-图3d示出了在各种日期收获的澳洲青(granny smith)苹果的穿入硬度(与3a-图3b)和变形阈值(图3c-图3d)的变化；
21.图4示出了根据不同苹果品种的tss和变形阈值预测感知“总风味满意度”的线性模型的性能；
22.图5示出了在两个日期收获并且随后用1-mcp处理或未处理的
‘
海沃德(heyward)’奇异果的变形阈值；
23.图6示出了在两个日期收获并且随后在室温下16天存储内用1-mcp处理或未处理的
‘
海沃德’奇异果变形阈值(dt)；
24.图7示出了“北极骄傲(arctic pride)”油桃在5℃下在三种光照条件下存储22天的变形阈值，三种光照条件为：黑暗、恒定光照和间歇性12h-12h光照/黑暗循环；
25.图8a示出了
‘
埃廷格(ettinger)’鳄梨在三种不同温度下存储28天的变形阈值；
26.图8b示出了
‘
哈斯(hass)’鳄梨在5℃下存储21天后在20℃货架期的期间的变形阈值；
27.图9示出了收获时在两个不同地理区域在不同日期收获的在30℃下暴露于100ppm乙烯24小时后和在20℃下存储5天后(货架期)的
‘
雪莱(shelly)’芒果的变形阈值；
28.图10a示出了
‘
黛安芬(triumph)’柿子的存储持续时间对声学硬度的影响；
29.图10b示出了
‘
黛安芬’柿子的存储持续时间对变形阈值的影响；
30.图11示出了该程序的示例性结果。在收获时对46个
‘
黛安芬’柿子采样；
31.图12a-图12c是示出了奇异果在各种气调保鲜包装(map)袋中存储后(在20℃下9天或在5℃下21天后)的硬度评定的曲线图；
32.图13a-图13b是示出了co2(a)和o2(b)的存储大气含量对(在5℃下21天)存储的奇异果的变形阈值的影响的曲线图。每个数据点是10次观察的平均值；
33.图14a-图14b是示出了在包含香菇(a)或波托贝拉(portobella)蘑菇(b)并在7℃下存储的各种map袋中的菌幕(veil)的变形阈值的曲线图。在存储0、7和14(分别从左到右列)天后进行测量(n＝6)。竖直线表示标准误差。存储持续期间内不同字母表示处理之间的显著差异；
34.图15是示出了
‘
甜心(sweetheart)’樱桃在0℃下在不同map袋中存储21天随后在货架条件下存储2天的变形阈值的曲线图。竖直线表示标准误差；
35.图16是示出了在不同温度下存储28天的
‘
埃廷格’鳄梨的变形阈值的变化的曲线图；
36.图17是示出了在不同温度下存储34天的
‘
米甲(michal)’柑橘类水果的变形阈值的变化的曲线图；
37.图18a-图18d提供了示出
‘
黛安芬’柿子在收获时的果皮颜色(表示为色调角(上)或a*(下))对声学硬度(左)和变形阈值(右)的影响的四个曲线图。n＝40；
38.图19a-图19b是示出了
‘
黛安芬’柿子的存储持续时间对声学硬度(a)和变形阈值(b)的影响的曲线图。虚线表示在货架条件下附加7天后测量的值。n＝40。竖直线表示标准误差；并且
39.图20是示出描述
‘
克里普斯粉红色(cripps pink)’苹果的变形阈值对包装设施中分拣和包装期间机械擦伤的概率的影响的逻辑模型的曲线图。n＝100。
具体实施方式
40.本文公开了一种用于以非破坏性方式测量新鲜农产品(诸如水果和蔬菜)的硬度的系统和方法。在一些实施例中，测量可以指示产品成熟度和/或存储潜力。
41.对产品硬度和质地进行快速、精确的定量评估提供了指示生长和存储期间成熟期和成熟阶段的信息。硬度的各个方面为新鲜农产品的成熟期、加工过程期间对物理损伤的敏感性和食用质量提供了重要指标。
42.测量硬度的已知方法包括一系列实验室仪器，其中每个品种可能需要特定的评估方法：硬水果(例如苹果、梨)的硬度可以通过穿入法评估，软水果(例如芒果、鳄梨、奇异果)的硬度可以通过声学或弹性测量进行非破坏性评估，而小水果(例如樱桃)的硬度可以使用硬度计进行评估。用于测量硬度特性的仪器通常昂贵。它们的使用需要一些技巧，并且测量值对未经培训的人员不容易有意义。因此，硬度测量在很大程度上仅限于服务实验室和大型生产商。
43.例如，目前已知的基于弹性变形的评估方法涉及将探头推进到水果中预设距离(测量抵抗)或使用预设力(同时测量距离)。然而，使用这样的预设涉及被测量的产品将由
于在测量期间施加在其上的高压力而损坏的风险。
44.在一些实施例中，本公开基于确定产品(例如，水果或蔬菜)中的变形阈值(dt)，该阈值等于施加到产品表面的引起产品果肉不可逆变形所需要的最小局部压力。因此，使用低于此阈值的施加于产品的探测力进行的任何硬度测试将不造成任何损害(例如，刺入果皮和/或下面的组织)，并且因此，它被认为是非破坏性的硬度测试。
45.在一些实施例中，本公开基于本发明人的以下发现，即各种成熟期水平的大多数新鲜产品品种对作为刺入深度的函数的施加的局部刺入压力表现出相似的响应曲线：
46.·
初始指数增长的抵抗响应阶段——0.2mm-0.3mm，
47.·
线性增加的抵抗响应阶段——0.3mm-3mm，以及
48.·
稳定的抵抗响应阶段——3mm或更深，
49.其中指数阶段和线性阶段之间的过渡点指示经由刺入对产品造成不可逆损害的开始。
50.在一些实施例中，这种响应曲线模式跨许多产品品种以及产品成熟期或成熟度水平是基本相似的，并且因此允许开发一种用于以非破坏性方式确定产品硬度的通用方法。在一些实施例中，随着产品成熟，dt随时间的下降对于许多农产品种类和在宽范围的存储条件下通常是接近线性的。因此，可以为给定品种建模dt曲线，从而直接评估剩余存储/货架期。本方法在宽硬度范围内(例如在0.25kg/cm2和3.2kg/cm2之间)具有一致的响应。因此，它适用于测试大多数水果种类，不包括硬农产品(例如坚果)。
51.因此，在一些实施例中，本公开提供了用于至少部分地基于确定产品项目中的dt来确定新鲜产品的硬度指数的方法。在一些实施例中，本方法可以同样适用于确定多种新鲜产品的硬度指数，该多种新鲜产品包括水果和蔬菜，并且特别是水果，诸如：
52.·
核果：外皮覆盖柔软的肉质果肉的水果，果肉包围单个硬核或含有种子的果核——例如樱桃、杏、油桃、桃子、李子、鳄梨、橄榄。
53.·
有核心的水果：其中有中央的含种子的核心，该核心被一层厚的果肉包围——苹果、梨、奇异果。
54.·
无核心的大果：具有厚果皮和许多种子的大且多汁的水果，例如瓜、西瓜。
55.·
柑橘类水果：具有厚皮和将果肉分成区段的薄膜的水果—例如橙子、橘子、葡萄柚、金橘、柠檬、酸橙。
56.·
淀粉类水果：质地非常柔软的糊状均质淀粉类水果，其易于捣碎成浆或在压扁时具有粘性，例如香蕉。
57.·
大浆果。
58.·
热带水果：木瓜、无花果、海枣、番石榴、芒果。
59.因为产品硬度与所有成熟期和成熟阶段的产品的感官、生化和生理特性有关，所以在一些实施例中，新鲜产品中的dt可以为任何给定生长阶段或分发阶段的产品项目的质量提供评定工具。在一些实施例中，dt可以用于预测最佳产品消费时间，并因此用于优化关于收获、存储持续时间、存储条件和供应链物流的决策。
60.因此，在一些实施例中，本公开提供了用于至少部分基于确定产品中的dt来确定新鲜产品的硬度指数的方法，其中这种确定可以在收获时间安排、不同产品批次之间的上市时间优先次序、市场目的地、运输和货架条件，以及最小化由于过度成熟导致的产品损失
方面帮助种植者和分销商。
61.在一些实施例中，采用本公开的测试系统可以被配置为适合诸如生产商、存储设施和零售商之类的用户的尺寸和果肉质地不同的宽范围的农产品。
62.例如，生产商可以从测量的非破坏性中受益，该测量是通过在完整的情况下重复采样相同的水果，准确地安排每个地块的收获。此外，本公开的dt测试系统可以帮助生产商解决特定的收获相关问题，诸如评估收获前水压的程度，或应用于一些苹果品种以降低对机械擦伤的易感性。
63.存储设施经常面临正确评估从生产商收到的不同批次的可存储性的问题。在许多类型的产品(如梨、樱桃和鳄梨)中，可靠的可存储性指标相当稀缺。初步结果表明，本公开的dt测试系统可以与难以定量描述的其他产品特性(诸如果肉颜色)相关，因此具有预测可存储性的潜力。
64.零售商经常面临评估新鲜产品的货架期预期的问题。他们可用的工具主要是感官上的，并且在大多数情况下对产品具有破坏性。相比之下，本公开的dt测试系统可以大大改善控制产品质量的能力，根据它们的成熟期状态处理不同批次(例如，通过冷藏)，并优先销售成熟批次。
65.在一些实施例中，本公开的变形阈值(dt)可以定义为施加到产品表面的引起下面组织(例如，水果或蔬菜果肉)不可逆变形所需的最小局部压力。因此，基于dt的硬度测试可以被认为是非破坏性的。
66.根据本发明的硬度测量非常快，并且通常持续约100ms-150ms。这意味着即使在零售层面，它也可用于确定水果和蔬菜的剩余货架期，和/或用于确定新鲜收获产品的合适存储持续时间/条件(存储行业)和/或安排收获(田间层面)。本发明的方法的进一步应用包括，例如，(1)在分拣线中测量农产品的硬度，以便能够根据其硬度对农产品进行分类和分离；(2)确定水果和蔬菜的剩余货架期并分配合适的有效期(零售层面)；(3)确定新鲜收获的产品的合适存储持续时间/条件(存储行业)；以及(4)安排收获(田间层面)。
67.在一些实施例中，本公开提供对抵抗/距离曲线进行建模以动态确定从弹性模量(其中不发生对农产品的损害)到粘弹性模量(对农产品具有破坏性)的过渡距离。因此，本公开提供了相应地测量产品的硬度，同时确保测试保持非破坏性。
68.图1是示例性抵抗/距离曲线，其示出了初始指数增加的抵抗响应阶段、线性增加的抵抗响应阶段和稳定的抵抗响应阶段。通过检测弹性模量和粘弹性模量之间的过渡点并在该点处终止测试，可以确保产品的果肉组织在测试期间保持完好无损，因为刺入压力在进入破坏性粘弹性模量之前或之后立即停止。如所指出的，这与已知的硬度测量方法形成对比，已知的硬度测量方法基于预定参数(抵抗或距离)执行测量，并且因此可能损坏被测组织和/或导致不准确的结果。
69.通过避免在测量期间损坏农产品，本发明使得测试/测量给定批次内的所有个体产品成为可能，而不是仅采样少数并依赖于它们的代表性。附加地或替代地，可以在从收获到销售的不同阶段重新测试相同的特定农产品(因为它在任何测试期间都没有损坏)以便跟踪其成熟过程。
70.因此，在某些实施例中，本发明的方法适用于来自其批次的农产品的样本。在替代实施例中，本发明的方法应用于批次内的所有农产品。在具体实施例中，该方法还包括根据
农产品的个体dt值自动分拣农产品的步骤。这种分拣可以在任何时间点进行——在田间收割之后立即进行、在存储和运输之前在仓库中进行，和/或在零售店进行。
71.图2a是根据本公开的一些实施例的用于测量农产品硬度和成熟度的示例性系统200的示意图。
72.如本文所述的系统200仅是本发明的示例性实施例，并且实际上可以具有比所示更多或更少的部件，可以组合两个或更多个部件，或者可以具有部件的不同配置或布置。本文所述的各种部件可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实施。在各种实施例中，这些系统可以包括专用硬件设备，或者可以形成对现有设备的添加/或扩展。
73.系统200可以在存储设备204中存储被配置为操作处理模块202(也称为“cpu”或简称为“处理器”)的软件指令或部件。在一些实施例中，软件部件可以包括操作系统，包括用于控制和管理一般系统任务(例如，存储器管理、存储设备控制、电源管理等)并促进在各种硬件和软件部件之间的通信的各种软件部件和/或驱动器。
74.在一些实施例中，系统200的软件部件可以包括操作系统，包括用于控制和管理一般系统任务(例如，存储器管理、存储系统控制、电源管理等)并促进各种硬件和软件部件之间的通信的各种软件部件和/或驱动器。
75.在一些实施例中，处理模块202控制和操作例如通信模块206和/或用户接口208。
76.在一些实施例中，通信模块206可以被配置用于将系统200连接到网络，诸如互联网、局域网、广域网和/或无线网。在一些实施例中，通信模块206通过一个或多个外部端口促进与其他设备的通信，并且还包括用于处理由系统200接收的数据的各种软件部件。
77.在一些实施例中，用户接口208包括用于控制系统200的控制面板、按钮、显示监视器和/或用于提供音频命令的扬声器中的一个或多个。在一些实施例中，系统200包括一个或多个用户输入控制设备，诸如物理或虚拟操纵杆、鼠标和/或点击轮。
78.在一些实施例中，系统200被配置为控制和操作测试设备210，以与系统200的各个模块进行操作通信。在一些实施例中，设备210包括探头212，探头212被配置为相对于位于设备210的测试区域内的产品216推进和缩回。在一些实施例中，系统200被配置为以指定的增量和/或以指定的速度推进探头212。在一些实施例中，探头212包括力传感器，例如，应变计或载荷传感器216，其被配置为测量对探头212的推进的抵抗力。
79.图2b是根据本公开的一些实施例的用于测量农产品硬度和成熟度的方法中的功能步骤的流程图。
80.在一些实施例中，在步骤220处，本公开的系统(例如系统200)被准备用于测试产品，例如图2a中的苹果216。
81.在一些实施例中，系统200推进探头212以接合苹果216的外表面。
82.在一些实施例中，在步骤222处，系统200可以开始以指定的距离增量(例如，0.001mm)将探头212连续推进到苹果216中。
83.在一些实施例中，在步骤224处，系统200连续测量由产品的表面施加的对探头212的推进的抵抗力。
84.在一些实施例中，在步骤226处，系统200确定增量之间的抵抗力的变化相对于紧接在前的测量值减小的点(即，对应于从指数阶段移动到线性阶段)。
85.在一些实施例中，在步骤228处，系统200在该点停止探头的推进。
86.在一些实施例中，在步骤230处，系统200记录到该点的增量的数量(即，总距离)。
87.通过一旦从指数阶段进入线性阶段就停止探头的推进并因此停止对产品施加压力，防止了对产品的不希望损坏。
88.在一些实施例中，测试程序不基于任何预定义的阈值参数。在一些实施例中，从指数阶段经过到线性阶段所需的记录抵抗力和到该点的总距离可以被转换成所测试的产品的硬度值的最终确定。
89.在本发明的方法的特定实施例中，距离增加的间隔为，例如，0.001mm。需要注意的是，选择的间隔被转化为测量的灵敏度，使得间隔越小，方法的灵敏度越高。在进一步的具体实施例中，根据本发明的方法在0.25和3.2kg/cm2之间的宽的硬度范围内具有一致的响应。
90.在替代实施例中，抵靠被测试的农产品(例如水果)驱动压力传感器，直到与被测试的农产品接触。然后，通过一系列小步骤抵靠农产品按压传感器，其中在每个步骤结束时记录测量的抵抗力电压。一旦观察到每距离的抵抗增长率下降，压力传感器就被撤回。记录并报告在最后一步处的压力传感器的位置以及对应的抵抗。
91.将记录的抵抗和深度数据与匹配到特定农产品种类/品种的预设标准进行比较，以确定产品的硬度和成熟度。根据确定的成熟度，如果需要，可以确定使农产品达到适合消费的成熟度状态所需的培育时间(以天、周或月为单位)。所需的培育时间也可能受到使用不同的存储条件的影响，包括温度、湿度、乙烯富集/吸收、大气成分等。
92.因此，在根据上述任何实施例的方法的某些实施例中，所确定的产品硬度指示其成熟度。
93.为了将根据本发明的这种方法应用于各种农产品，每种类型的农产品的变形阈值(dt)应该被预先确定。此外，应表征不同条件(例如温度)下变形阈值的变化率，以便提供优选的培育时间计算。基于这些测量，可以确定农产品的硬度、成熟度和货架期。
94.因此，在某些实施例中，根据上述实施例中任一个的方法在以下情况下执行：(i)在田间，在收获每个农产品之前；或(ii)收获后，例如在田间或仓库中。在具体实施例中，农产品硬度的测量在收获后执行，并且该方法进一步包括根据其硬度/成熟度对收获的农产品进行分拣的步骤。
95.在根据上述任何实施例的方法的某些实施例中，在存储期间对农产品批次的随机样本定期执行产品硬度的测量，例如，为了知道哪些农产品批次更成熟以便在其他批次之前将它们发送到市场/货架。
96.除非另有说明，否则本说明书中使用的所有数字(例如表示时间段或范围的数字)应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。”因此，除非有相反的说明，否则本说明书中提出的数值参数是近似值，根据本发明要获得的期望性能，可以变化高达正负10％。
97.实验结果
98.苹果
99.苹果通常在收获后在0-1℃下存储在3-12个月之间的持续时间。在存储期间，水果经历缓慢的成熟过程：其软化、随着淀粉降解为可溶性碳水化合物并且有机酸含量减小而变得更甜，并且变得更容易受到生物和非生物应力的影响。成熟过程伴随着呼吸的逐渐增加，这是由自催化乙烯排放进行内部控制的。为了限制乙烯代谢的影响，竞争性乙烯抑制
剂-1-甲基环丙烯(1-mcp)通常应用于新鲜收获的苹果。暴露于1-mcp通常会阻止软化过程，允许水果在长存储持续时间后保持坚硬并且甚至是脆的(图3)。然而，fdt不以相同的方式对1-mcp应用进行响应，并且经历下降。图3a-图3d示出了在不同日期收获的澳洲青苹果的穿入硬度(图3a-图3b)和变形阈值(图3c-图3d)的变化。经1-mcp处理的苹果(图3b、图3d)与未经处理的苹果(图3a、图3c)进行比较。
100.在比较全球不同地区生长的四个品种的苹果的详细研究中，将客观质量特点与技术专家小组进行的主观风味评估进行了比较。如可以预期的，甜味感知与密切匹配糖含量的总可溶性固体(tss)密切相关，酸味与酸含量相关，并且感知硬度与测量的穿入硬度相关。
101.变形阈值(dt)与难以用仪器测量的感官属性有关，诸如脆度、多汁性和不需要的异味(表1)。此外，逐步分析表明，仅tss和变形阈值的组合就可以预测来自苹果的整体感官满意度。表2详述了线性模型，其描述了总可溶性固体(tss)和变形阈值对苹果的感知“总风味满意度”的组合影响(n＝28)。图4示出了根据不同苹果品种的tss和变形阈值预测感知“总风味满意度”的线性模型的性能(n＝28)。
102.表1：
[0103] 甜味酸味脆多汁异味总风味变形阈值
ꢀꢀ
硬度
ꢀꢀ

ꢀꢀꢀ
tss
ꢀ‑ꢀꢀ
- 苹果酸
ꢀꢀꢀꢀ
ph
ꢀꢀꢀꢀ
[0104]
表2：
[0105][0106][0107]
奇异果
[0108]
奇异果的软化与变形阈值的下降密切相关。这种下降在冷存储期间以及和货架期的期间普遍。图5示出了在两个日期收获并随后用1-mcp处理或未处理的“海沃德”奇异果的变形阈值。从左到右的列指示存储持续时间：6个月、8个月和10个月。对于每次观察，n＝40。字母标记处理之间的统计学显著差异。
[0109]
在室内条件下存储期间的近线性下降可以使得能够在任何给定时刻准确预测水果的剩余货架期。图6示出了在两个日期收获的并且随后在室温下的16天存储内用1-mcp处理或不处理的
‘
海沃德’奇异果的变形阈值(dt)。在0.8处的线描绘了“太硬”和“即食”条件之间的边界。对于每次观察，n＝40。字母标记处理之间的统计学显著差异。
[0110]
油桃
[0111]
与奇异果类似，油桃(和其他核果)的感知软化与变形阈值的下降密切相关。“北极骄傲”油桃在5℃下在各种光照条件下存储，并且在3周时段内跟踪其变形阈值，在此期间，尽管软化缓慢，但水果仍保持令人满意的硬度。图7示出了“北极骄傲”油桃在5℃下在三种光照条件下存储22天的变形阈值，三种光照条件为：黑暗、恒定光照和间歇性12h-12h光照/黑暗循环。水平线描绘了“即食”和“太软”条件之间的过渡。对于每次观察，n＝12。
[0112]
鳄梨
[0113]
鳄梨通常在坚硬时收获，允许在它们达到即食条件之前长时间存储。存储条件(并且特别是存储温度)对软化速率有显著影响，并且因此对水果的货架期也有显著影响。图8a示出了“埃廷格”鳄梨在三种不同温度下存储28天的变形阈值。水平黑线描绘了“太硬”和“即食”条件之间的过渡。对于每次观察，n＝10。
[0114]
即使当用手很难感知时，变形阈值测量也可以指示水果的成熟期。图8b示出了在5℃下存储21天后在20℃下的货架期内的
‘
哈斯’鳄梨的变形阈值。不同的列描绘了以色列西部加利利(galilee)地区的不同果园。水平线描绘了“太硬”和“即食”条件之间的过渡。对于每次观察，n＝25。
[0115]
芒果
[0116]
在以色列，芒果水果通常在未成熟时收获，以满足当地市场在季节开始时(6月至7月)提供的高价。为了使这种水果成熟，通常将其在温暖的室内暴露于乙烯。乙烯暴露促进果皮和果肉颜色的变化以及水果的硬度。然而，将暴露延长到超过必要的持续时间可能导致过度成熟，缩短水果的潜在货架期，并且因此削弱其商业价值。变形阈值是用于跟踪水果暴露于乙烯期间的软化从而确保按时终止处理的可能的工具。它还可以指示处理后剩余货架期的长度。
[0117]
图9示出了收获时在两个不同地理区域在不同日期收获的
‘
雪莱’芒果在30℃下暴露于100ppm乙烯24小时后和在20℃下存储5天后(货架期)的变形阈值；水平线描绘了“太硬”和“即食”条件之间的过渡。对于每次观察，n＝20。字母表示处理之间的显著差异。
[0118]
柿子
[0119]
柿子存储的主要限制因素之一是软化。冷存储4-6个月后，水果变得太软，而不能在市场中卖到可接受的价格。在柿子存储期间，变形阈值以接近线性的速率下降，从而允许可靠地评估水果的存储性。在这方面，变形阈值是比声学硬度更好的指标，声学硬度是对该种类进行无损硬度评估的当前标准。
[0120]
图10a示出了
‘
黛安芬’柿子的存储持续时间对声学硬度的影响，并且图10b示出了对变形阈值(b)的影响。虚线表示在货架条件下附加7天后测量的值。
[0121]
柿子分类
[0122]
为了将所测量的变形阈值与感官硬度联系起来，要求经训练的技术人员评估和描述个体水果的条件。在每个分类水果的两侧测量变形阈值，并将结果值的平均值用于确定每个类别的阈值。图11示出了该程序的示例性结果。在收获时采样46个
‘
黛安芬’柿子。一半的水果暴露于1-mcp(0.6ppm达24小时)以增加硬度变化(左)。然后将水果在-1℃下存储五个月，并在20℃下存储附加7天。然后由熟练的技术人员将水果分为四个感官硬度类别。随后获得了与每个类别匹配的变形阈值范围(右)。
[0123]
附加实验结果
[0124]
奇异果
[0125]
使用已知的果肉变形阈值技术(这是一种非破坏性方法)评定存储在不同气调保鲜包装(map)袋中的水果的奇异果硬度(图12b)。将该结果与使用弹性硬度技术从相同水果获得的测量(其中测量水果冲击的反应(图12a))和核心变形阈值(其中直接在水果的核心上执行测量(图12c))进行比较。
[0126]
发现使用这三种方法评定的硬度之间的相关性。值得注意的是，通过比较不同曲线图中的第三列和第四列，果肉变形阈值展示了对硬度差异的敏感性高于弹性硬度方法。
[0127]
变形阈值与co2浓度之间的线性相关性
[0128]
如上所述测量包装在map袋中的奇异果的变形阈值。通常，map袋被设计用于通过允许气体的有限渗透来保持包装水果的新鲜，这会适时导致map袋内的co2浓度升高和o2浓度减小。结果，包装的水果的呼吸和软化减慢。低浓度的co2导致低硬度，而高浓度导致高硬度。
[0129]
如图13a和图13b所示，结果展示了所测量的果肉变形阈值与co2和o2浓度之间的线性相关性。
[0130]
变形阈值可以用于各种农产品
[0131]
蘑菇：在map袋中存储期间测量了两种类型的蘑菇的变形阈值。结果展示在图14a和图14b中，示出了在map袋中存储期间变形阈值的减小。
[0132]
樱桃：将樱桃存储在不同的map袋中不会影响其测量的变形阈值。然而，由于存储期间暴露于高温，观察到樱桃的硬度减小(图15)。
[0133]
鳄梨：将“埃廷格”鳄梨在不同温度下存储28天的时间段示出变形阈值在存储期间减小(图16)，从而指示它们在8-9℃下存储约10天后达到成熟。然而，将存储温度降低到5℃会减慢成熟过程，并且存储的水果在约20天后达到成熟。
[0134]
柑橘：将
‘
米甲’柑橘在不同温度下存储34天的时间段示出变形阈值在存储期间减小(图17)。变形阈值下降率受到5-9℃范围内的存储温度的正向影响。然而，由于这种农产品的良好存储性，这种水果在所有存储温度下的整个存储时段都保持适合消费。
[0135]
果皮颜色作为成熟的指示
[0136]
果皮颜色在收获期间被用作水果成熟期的粗略指标，并且与水果硬度有关。
[0137]
因此，在收获时测量
‘
黛安芬’柿子的颜色并且测量其变形阈值(图18c和图18d)并与利用声学硬度技术的测量进行比较(图18a和图18b)。两种度量与果皮色调角的相关程度相似。然而，变形阈值也与果皮的通道值相关(图中绿色到红色轴-浅灰色到深灰色)，而声学硬度则没有。
[0138]
继上述之后，对柿子进行检查，以在两种存储条件下评估长时间存储对其变形阈值的影响(图19b)与声学硬度技术(图19a)进行比较，两种存储条件为：1.5％氧气(正常ca)和0.7％氧气(ulo)。实线表示存储后立即的值，而虚线表示在货架条件下附加7天后的值。这些图表明：(a)对于软水果，与声学硬度相比，变形阈值的灵敏度更高；以及(b)变形阈值随存储时间的近线性下降。
[0139]
分拣&包装期间的变形阈值和机械擦伤概率
[0140]
图20示出了描述“克里普斯粉红色”苹果的变形阈值对包装设施中分拣和包装期
间机械擦伤的概率的影响的逻辑模型的曲线图。存储6个月后，从商业分拣线上收集了50个新擦伤的苹果和50个未擦伤的苹果。在每个水果中测量变形阈值，并使用这些值来计算依赖于变形阈值的擦伤的概率。p＝0.004。