切得整整齊齊的胡蘿蔔塊是一種深受各地人們喜愛的小吃，是學校午餐、野餐和聚會盤中的常客。現在，巴斯大學的研究人員揭開了這種廣受歡迎的根莖類蔬菜的科學秘密，並量化瞭如果長時間不吃就會捲曲的過程。

機械工程系學生阮沃培（Nguyen Vo-Bui）在2021 年COVID-19 禁足的有限條件下進行了這項研究，這是他最後一年學習的一部分。

在沒有實驗室的情況下，Nguyen 的目標是找出對胡蘿蔔壽命影響最大的幾何和環境因素。他在自家廚房裡，利用通常用於結構工程的有限元素（FE）模型，對100 多根縱切的蘭開夏南特胡蘿蔔進行了特徵描述、分析建模和老化驗證。

在一週的時間裡，兩半胡蘿蔔的彎曲度增加了，平均每根胡蘿蔔的彎曲半徑從1.61 米下降到1.1 米，硬度也下降了1.32 倍，平均重量下降了22%，這與胡蘿蔔變乾有​​關。

研究小組得出結論，殘餘應力和脫水是導致捲曲行為的兩個關鍵因素。胡蘿蔔的澱粉外層（皮層）比柔軟的中央脈絡（也稱為維管束）更硬。縱向切開後，兩半胡蘿蔔會捲曲，因為應力差變得不平衡。脫水會導致硬度進一步下降，進一步加劇捲曲效應。

由此，他們向生產商提出的建議包括在低溫、潮濕、密閉和濕度可控的環境中處理胡蘿蔔，以保護其天然特性並延長其食用壽命。

這項研究提供了一種預測切根蔬菜變形的方法，並補充說，該程序很可能適用於其他植物結構。這項研究為食品生產商提供了一種新的數學工具，可應用於包裝和食品處理過程的設計，從而有可能減少食品浪費。

胡蘿蔔浪費的影響

胡蘿蔔是世界上市場價值最高的作物之一，以生產效率高而著稱，但儘管如此，其損耗也很高。其中約25-30% 的浪費發生在加工和包裝之前，原因是畸形、機械損傷或感染。鮮切和微加工胡蘿蔔是一種方便的即食配料，可以利用原本可能被丟棄的胡蘿蔔，減少食物浪費。

巴斯機械工程系高級講師伊莉斯-佩吉博士是研究論文的作者之一，並負責監督這項研究。她說：”我們用數學方法表示了切開的胡蘿蔔隨時間變化的捲曲情況，並展示了導致捲曲的因素。我們的動機是尋找提高胡蘿蔔加工可持續性的方法，並使其盡可能持久。我們提出了一種方法，食品生產商可以用它來改變加工流程，減少食品浪費，提高包裝和運輸效率。了解此類系統中的彎曲行為有助於我們設計和製造更耐用的產品。像這樣的問題通常會從生物學角度進行研究，但我們純粹利用機械原理完成了這項工作。我為Nguyen 感到高興–能在充滿挑戰的情況下完成如此有趣的研究，這充分體現了他的機智和奉獻精神。”

Nguyen 補充說：”這是一項有趣的研究–將機械原理應用於蔬菜，既令人驚訝又充滿樂趣。”

除了要用一個行李箱從農夫市集收集實驗所需的30 公斤胡蘿蔔外，另一個挑戰是如何在實驗後使用這些胡蘿蔔。胡蘿蔔蛋糕、印度胡蘿蔔甜點Gajar Ka Halwa、胡蘿蔔香蒜醬和許多其他菜餚讓阮和他的室友們吃了好幾天。

編譯來源：ScitechDaily