Pourquoi les carottes se courbent-elles? La recherche révèle les mécanismes du vieillissement des légumes-racines.

23 janvier 2024

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par Université de Bath

Les morceaux de carottes coupées font partie des aliments les plus appréciés universellement et sont un indispensable pour grignoter - un incontournable des boîtes à lunch scolaires, des pique-niques et des assortiments de fête toute l'année.

Maintenant, des chercheurs de l'Université de Bath ont découvert la science secrète de la préparation de ce légume racine populaire et ont quantifié les processus qui font boucler les morceaux de carottes s'ils sont laissés non consommés trop longtemps.

Nguyen Vo-Bui, étudiant en génie mécanique, a mené cette recherche dans le cadre de ses études de dernière année, dans les circonstances limitées des confinements de COVID-19 en 2021. L'article de recherche intitulé "Modelling of longitudinally cut carrot curling induced by the vascular cylinder-cortex interference pressure" a été publié dans la revue Royal Society Open Science.

Sans accès aux laboratoires, Nguyen visait à identifier les facteurs géométriques et environnementaux ayant le plus d'influence sur la longévité des carottes. Travaillant dans sa cuisine, il a caractérisé, modélisé analytiquement et vérifié le vieillissement de plus de 100 moitiés de carottes Lancashire Nantes, coupées dans le sens de la longueur, en utilisant des modèles aux éléments finis normalement utilisés en génie structurel.

L'équipe de recherche a conclu que les contraintes résiduelles et la déshydratation étaient les deux facteurs clés du comportement de bouclage. La couche externe amylacée de la carotte (le cortex) est plus rigide que la veine centrale tendre (également appelée cylindre vasculaire). Lorsqu'elles sont coupées dans le sens de la longueur, les deux moitiés de carotte se courbent car la différence de stress devient déséquilibrée. La déshydratation entraîne une perte supplémentaire de rigidité, accentuant ainsi l'effet de courbure.

Leurs recommandations aux fabricants incluent la manipulation des carottes dans des environnements froids, humides, hermétiques et contrôlés en termes d'humidité afin de protéger leurs propriétés naturelles et d'augmenter leur durée de conservation.

Ils affirment que cette étude fournit une méthodologie permettant de prédire la déformation des légumes-racines coupés et que la procédure est susceptible de s'appliquer à d'autres structures végétales. L'étude offre aux producteurs alimentaires un nouvel outil mathématique pouvant être utilisé pour la conception d'emballages et de processus de manipulation des aliments, réduisant ainsi potentiellement le gaspillage alimentaire.

Les carottes font partie des cultures les plus importantes en termes de valeur marchande, mais malgré cela, le gaspillage est élevé. Environ 25 à 30% de ce gaspillage se produit avant le traitement et l'emballage, en raison de déformations, de dommages mécaniques ou de sections infectées. Les carottes coupées fraîches et minimalement transformées sont un ingrédient pratique prêt à l'emploi qui permet d'utiliser des carottes qui seraient autrement jetées, réduisant ainsi le gaspillage alimentaire.

Le Dr. Elise Pegg, maître de conférences supérieur au département de génie mécanique de Bath, est l'un des auteurs de l'article de recherche et a supervisé l'étude. Elle a déclaré: "Nous avons mathématiquement représenté la courbure d'une carotte coupée dans le temps et montré les facteurs qui contribuent à cette courbure.

'Notre motivation était de chercher des moyens d'améliorer la durabilité du traitement des carottes et de les rendre le plus durable possible. Nous avons produit une méthodologie que les producteurs alimentaires pourraient utiliser pour modifier leurs processus, réduisant ainsi le gaspillage alimentaire et rendant l'emballage et le transport plus efficaces. Comprendre le comportement de flexion dans de tels systèmes peut nous aider à concevoir et à fabriquer des produits plus durables.

'Une question comme celle-ci serait normalement étudiée d'un point de vue biologique, mais nous avons réalisé ce travail en utilisant uniquement des principes mécaniques. Je suis très contente pour Nguyen - cela mesure sa débrouillardise et son dévouement pour produire une recherche aussi intéressante dans une situation difficile.'

Au cours d'une semaine, la courbure des moitiés de carotte a augmenté - le rayon moyen de courbure de chaque carotte est passé de 1,61 mètre à 1,1 mètre. Une réduction de la rigidité de 1,32 fois a également été observée, corrélant avec le dessèchement des carottes ; en moyenne, leur poids a diminué de 22%.

Nguyen a ajouté : "Cette recherche était intéressante - appliquer les principes mécaniques aux légumes était surprenant et amusant.

'L'un des grands défis a été de concevoir une expérience qui pourrait être réalisée en période de confinement, sans accès aux laboratoires et à l'équipement habituels. Pouvoir maintenant avoir ce travail publié dans une revue académique et potentiellement utilisé par l'industrie alimentaire est vraiment gratifiant.

'Ce projet m'a inspiré à poursuivre mes études à l'Université de Bath et je me suis ensuite intéressé aux contraintes résiduelles dans les céramiques ferroélectriques poreuses pour mon doctorat.'

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