¿Por qué se encrespan las zanahorias? La investigación revela los mecanismos detrás del envejecimiento de las verduras de raíz.

23 de enero de 2024

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por la Universidad de Bath

Los trozos de zanahoria picados están entre los alimentos más disfrutados universalmente y son un elemento básico para picar, una parte central en las cajas de almuerzo escolares, los picnics y las fuentes de comida durante todo el año.

Ahora, investigadores de la Universidad de Bath han descubierto la ciencia secreta de preparar esta popular raíz vegetal y han cuantificado los procesos que hacen que se encrespen si quedan sin comer durante mucho tiempo.

El estudiante de Ingeniería Mecánica Nguyen Vo-Bui llevó a cabo la investigación como parte de sus estudios de último año, en las circunstancias limitadas de los bloqueos de COVID-19 en 2021. El artículo de investigación, 'Modelling of longitudinally cut carrot curling induced by the vascular cylinder-cortex interference pressure', se publica en Royal Society Open Science.

Sin acceso a laboratorios, Nguyen buscó identificar los factores geométricos y ambientales que tienen mayor influencia en la longevidad de las zanahorias. Trabajando en su cocina, caracterizó, modeló analíticamente y verificó el envejecimiento de más de 100 medias zanahorias Lancashire Nantes, cortadas longitudinalmente, utilizando modelos de elementos finitos (FE) que normalmente se utilizan en la ingeniería estructural.

El equipo de investigación concluyó que las tensiones residuales y la deshidratación eran los dos factores clave detrás del comportamiento de encrespamiento. La capa exterior almidonada de la zanahoria (la corteza) es más rígida que la vena central suave (también conocida como cilindro vascular). Cuando se corta longitudinalmente, las dos mitades de zanahoria se encrespan debido a que la diferencia de tensión se vuelve desequilibrada. La deshidratación conduce a una mayor pérdida de rigidez, lo que impulsa aún más el efecto de encrespamiento.

Sus recomendaciones para los fabricantes incluyen manipular las zanahorias en entornos fríos, húmedos, herméticos y controlados en cuanto a humedad para proteger sus propiedades naturales y aumentar su vida útil comestible.

Indican que el estudio proporciona una metodología para predecir la deformación de vegetales de raíz cortados, y agregan que el procedimiento probablemente se aplique a otras estructuras vegetales. El estudio ofrece a los productores de alimentos una nueva herramienta matemática que podría aplicarse al diseño de empaques y procesos de manipulación de alimentos, reduciendo potencialmente el desperdicio de alimentos.

Las zanahorias son uno de los cultivos más importantes en términos de valor de mercado, y se sabe que tienen una alta eficiencia de producción, pero a pesar de esto, se desperdician muchas. Alrededor del 25-30% de esto ocurre antes del procesamiento y empaquetado debido a deformidades, daños mecánicos o secciones infectadas. Las zanahorias cortadas frescas y mínimamente procesadas son un ingrediente conveniente listo para usar que permite aprovechar zanahorias que de otra manera se descartarían, reduciendo el desperdicio de alimentos.

La Dra. Elise Pegg, profesora titular en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Bath, es una de las autoras del artículo de investigación y supervisó el estudio. Ella dijo: 'Hemos representado matemáticamente el encrespamiento de una zanahoria cortada a lo largo del tiempo y mostramos los factores que contribuyen al encrespamiento.

'Nuestra motivación fue buscar formas de mejorar la sostenibilidad del procesamiento de las zanahorias y hacer que sean lo más duraderas posible. Hemos producido una metodología que un productor de alimentos podría utilizar para cambiar sus procesos, reduciendo el desperdicio de alimentos y haciendo que el empaquetado y el transporte sean más eficientes. Comprender el comportamiento de flexión en este tipo de sistemas puede ayudarnos a diseñar y fabricar productos con una mayor durabilidad.

'Normalmente, una pregunta como esta se investigaría desde una perspectiva biológica, pero hemos realizado este trabajo utilizando principios puramente mecánicos. Estoy muy contenta por Nguyen, es una muestra de su ingeniosidad y dedicación para realizar una investigación tan interesante en una situación desafiante.'

Con el transcurso de una semana, el encrespamiento de las medias zanahorias aumentó, con el radio promedio de la curvatura de cada zanahoria pasando de 1,61 m a 1,1 m. También se observó una reducción de 1,32 veces en la rigidez, lo que se correlaciona con el secado de las zanahorias; en promedio, su peso disminuyó un 22%.

Nguyen agregó: 'Esta fue una investigación interesante, aplicar principios mecánicos a las verduras fue sorprendente y divertido.

'Uno de los grandes desafíos fue idear un experimento que se pudiera realizar en un entorno de bloqueo, sin acceso a laboratorios y equipos normales. Ahora, estar en posición de publicar este trabajo en una revista académica y potencialmente que sea utilizado por la industria de alimentos es muy gratificante.

'Este proyecto me ha inspirado a continuar mis estudios en la Universidad de Bath y ahora estudio tensiones residuales en cerámicas ferroeléctricas porosas para mi doctorado.'

As well as having to use a suitcase to collect the 30kg of carrots the experiment demanded from a farmers' market, a further challenge was finding ways to use them afterward. Carrot cake, the Indian carrot dessert Gajar Ka Halwa, carrot pesto and many other dishes kept Nguyen and his flatmates fed for several days.

Journal information: Royal Society Open Science

Provided by University of Bath