Perché le carote si arricciano? La ricerca rivela i meccanismi che si nascondono dietro l'invecchiamento delle verdure a radice.

23 gennaio 2024

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dall' Università di Bath

I pezzi di carota tagliati sono tra gli alimenti più amati a livello universale e un alimento di base per lo spuntino, una pietanza fissa nelle scatole pranzo scolastiche, nei pic-nic e nei vassoi delle feste tutto l'anno.

Ora i ricercatori dell'Università di Bath hanno scoperto la scienza segreta per preparare la popolare verdura radice e quantificato i processi che le fanno arricciare se lasciate inutilizzate troppo a lungo.

Lo studente di Ingegneria Meccanica Nguyen Vo-Bui ha condotto la ricerca come parte del suo ultimo anno di studi, nelle circostanze limitate dei blocchi COVID-19 del 2021. L'articolo di ricerca, "Modellazione dell'arricciamento della carota tagliata longitudinalmente indotta dalla pressione di interferenza del cilindro vascolare-corteccia", è pubblicato su Royal Society Open Science.

Senza accesso ai laboratori, Nguyen ha cercato di identificare i fattori geometrici e ambientali che hanno maggior influenza sulla longevità delle carote. Lavorando in cucina, ha caratterizzato, modellato analiticamente e verificato l'invecchiamento di oltre 100 mezze carote di Lancashire Nantes tagliate per lungo, utilizzando modelli di elementi finiti (FE) normalmente utilizzati nell'ingegneria strutturale.

Il team di ricerca ha concluso che lo stress residuo e la disidratazione erano i due fattori chiave del comportamento dell'arricciamento. Lo strato esterno amido della carota (la corteccia) è più rigido della vena centrale morbida (nota anche come cilindro vascolare). Quando vengono tagliate per lungo, le due mezze carote si arricciano perché la differenza di stress diventa sbilanciata. La disidratazione porta a ulteriore perdita di rigidità, amplificando l'effetto dell'arricciamento.

Le loro raccomandazioni per i produttori includono la manipolazione delle carote in ambienti freddi, umidi, ermetici e controllati dall'umidità per proteggere le loro proprietà naturali e aumentare la loro durata commestibile.

Dicono che lo studio fornisce una metodologia per prevedere la deformazione delle verdure radice tagliate, aggiungendo che la procedura probabilmente si applica ad altre strutture vegetali. Lo studio fornisce ai produttori alimentari un nuovo strumento matematico che potrebbe essere applicato alla progettazione di imballaggi e processi di manipolazione alimentare, riducendo potenzialmente gli sprechi alimentari.

Una delle colture più preziose al mondo, le carote sono note per la loro elevata efficienza produttiva - ma nonostante questo, lo spreco è elevato. Circa il 25-30% di questo si verifica prima della lavorazione e confezionamento - a causa di deformità, danni meccanici o sezioni infette. Le carote tagliate fresche e minimamente processate sono un ingrediente comodo pronto all'uso che consente l'utilizzo delle carote che altrimenti verrebbero scartate, riducendo lo spreco alimentare.

La dott.ssa Elise Pegg, docente senior nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica di Bath, è una degli autori dell'articolo di ricerca e ha supervisionato lo studio. Ha detto: "Abbiamo rappresentato matematicamente l'arricciamento di una carota tagliata nel tempo e mostrato i fattori che contribuiscono all'arricciamento.

'La nostra motivazione era cercare modi per migliorare la sostenibilità della lavorazione delle carote e renderle il più durevoli possibile. Abbiamo prodotto una metodologia che un produttore alimentare potrebbe utilizzare per cambiare i loro processi, riducendo gli sprechi alimentari e rendendo l'imballaggio e il trasporto più efficienti. Comprendere il comportamento della flessione in tali sistemi può aiutarci a progettare e fabbricare prodotti più durevoli.

'Una domanda del genere di solito sarebbe stata indagata da una prospettiva biologica, ma abbiamo fatto questo lavoro utilizzando esclusivamente principi meccanici. Sono così contenta per Nguyen: è un segno della sua ingegnosità e dedizione produrre una ricerca così interessante in una situazione impegnativa.'

Nel corso di una settimana, l'arricciamento delle mezze carote è aumentato - con il raggio medio della curvatura di ognuna che passava da 1,61 m a 1,1 m. È stata anche osservata una riduzione del 1,32 volte della rigidità, che si correlava con l'asciugatura delle carote; in media, il loro peso è diminuito del 22%.

Nguyen ha aggiunto: "Questa è stata una ricerca interessante - applicare i principi meccanici alle verdure è stato sorprendente e divertente.

"Sfida importante era ideare un esperimento che potesse essere fatto in una situazione di blocco, senza accesso ai normali laboratori e attrezzature. Trovarmi ora in condizione di avere questo lavoro pubblicato su una rivista accademica e potenzialmente utilizzato dall'industria alimentare è molto gratificante.

'Questo progetto mi ha ispirato a continuare i miei studi all'Università di Bath e ora studio lo stress residuo in ceramiche porose ferroelettriche per il mio dottorato di ricerca.'

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