Các nhà nghiên cứu phát hiện cơ chế đằng sau sự lão hóa của rễ rau củ
Những củ cà rốt được xắt nhỏ là một trong những thứ đồ ăn được nhiều người thích thú nhất. Nó thường xuất hiện trong hộp cơm của trẻ em, của các nhóm đi picnic và cả các bữa tiệc.
Các nhà nghiên cứu ở trường đại học Bath đã khám phá ra bí mật khoa học của loại rau củ phổ biến và định lượng được các quá trình khiến chúng có thể cong lại nếu như bị bỏ quên quá lâu.
Sinh viên kỹ thuật cơ khí Nguyen A. Vo-Bui, tác giả thứ nhất của công trình, đã tham gia thực hiện nghiên cứu này trong năm kết thúc khóa học, thời điểm tình trạng hạn chế đi lại vì đại dịch COVID-19 vào năm 2021. Bài báo nghiên cứu, “Modelling of longitudinally cut carrot curling induced by the vascular cylinder-cortex interference pressure”, được xuất bản trên Royal Society Open Science.
Không thể tới được phòng thí nghiệm, Nguyễn hướng đến việc nhận diện những yếu tố hình học và môi trường có ảnh hưởng lớn nhất đến tuổi thọ của cà rốt. Làm việc ngay trong căn bếp của mình, anh đã mô tả, lập mô hình và kiểm tra độ lão hóa của hơn 100 nửa củ cà rốt Lancashire Nantes được cắt theo chiều dọc và sử dụng các mô hình phần tử hữu hạn (FE) vẫn thường được sử dụng trong kỹ thuật cấu trúc.
Trong khoảng một tuần thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra là những củ cà rốt bị cắt đã bị cong ra ngoài và bán kính độ cong trung bình của mỗi củ cà rốt giảm từ 1,61m xuống 1,1m.
Khối lượng của củ cà rốt giảm khoảng 22%.
Nhóm nghiên cứu kết luận là những ứng suất dư (ứng suất còn lại trong vật liệu rắn sau khi loại bỏ ứng suất ban đầu) và sự khử nước là hai nhân tố quan trọng đằng sau hành vi xoăn lại của miếng cà rốt. Lớp vỏ bên ngoài chứa tinh bột của cà rốt (the cortex) trở nên cứng hơn phần lõi mềm ở giữa (giống như một cái cylinder lớn). Khi bị cắt theo chiều dài, hai nửa củ cà rốt đã bị cong đi bởi sự thiếu cân bằng trong ứng suất. Sự khử nước dẫn đến mất mát độ cứng, qua đó tạo ra hiệu ứng cong.
Nguyen A. Vo-Bui nói “Đây là một nghiên cứu thú vị bởi ứng dụng được những nguyên tắc của cơ học vào rau củ đem lại những thứ rất bất ngờ.
Một trong những thách thức lớn là tạo ra được một thí nghiệm có thể thực hiện được trong khoảng thời gian giãn cách do không thể tới phòng thí nghiệm và có thiết bị như thông thường”.
Các nhà nghiên cứu cho rằng khoảng 25 đến 30% cà rốt thường bị hỏng trước khi chế biến hoặc đóng gói do bị biến sạng, hư hại cơ học bên ngoài hoặc bị thối nhũn.
Những đề xuất của họ cho các nhà sản xuất là bảo quản cà rốt trong điều kiện môi trường lạnh, ẩm, kín gió và có kiểm soát độ ẩm để bảo vệ được những đặc tính tự nhiên và gia tăng thời gian sử dụng chúng.
Họ cho rằng nghiên cứu đã đem lại một phương pháp dự đoán sự biến dạng của rau củ bị cắt gọt, đồng thời cho biết nó có thể được áp dụng cho những cấu trúc thực vật khác. Nghiên cứu cũng trao cho các nhà chế biến thực phẩm một công cụ toán học có thể đùng để thiết kế đóng gói và các quá trình chế biến, có tiềm năng giảm thiểu việc thải bỏ thực phẩm.
Nếu xét theo giá trị thị trường thì cà rốt là một trong những loại cây trồng hàng đầu thế giới. Nó cũng được biết đến với năng suất cao nhưng bất chấp điều đó, lượng cà rốt bị lãng phí, thải bỏ lại cao.
Tiến sĩ Elise Pegg, một nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật cơ học ĐH Bath, là người dẫn dắt nghiên cứu. Cô nói “chúng tôi đã trình bày về mặt toán học độ cong của một củ cà rốt bị cắt theo thời gian và chứng tỏ các nhân tố góp phần làm nên độ cong này”.
“Động lực của chúng tôi là cải thiện độ bền vững của quá trình chế biến cà rốt và khiến cho chúng giữ được độ tươi ngon trong thời hạn lâu nhất có thể. Chúng tôi đã tạo ra một phương pháp mà một nhà chế biến thực phẩm có thể sử dụng để thay đổi quá trình chế biến của họ, giảm thiểu chất thải thực phẩm và làm cho việc đóng gói, vận chuyển hiệu quả hơn. Việc hiểu về hành vi uốn trong nhiều hệ thống có thể giúp chúng ta thiết kế và chế tạo được những sản phẩm có độ bền cao hơn.
Vũ Nhàn tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2024-01-carrots-reveals-mechanics-root-vegetable.html
https://www.standard.co.uk/news/science/scientists-nantes-lancashire-indian-b1134402.html
