Caramélisation

La caramélisation est une réaction chimique organique qui résulte d’une déshydratation du saccharose, avec formation de dianhydrides de fructose. C'est aussi une technique culinaire qui consiste à polymériser le sucre contenu dans un aliment (brunissement non-enzymatique), de sorte qu'il acquiert une couleur brune et un goût de noix, sans qu'il soit brûlé ni carbonisé.

C'est le processus par lequel on produit le caramel, d'où son nom, mais aussi les colorants caramel. La polymérisation est un processus durant lequel a lieu un assemblage de plusieurs molécules identiques aboutissant à la formation d'une plus grosse.[1]

Légumes en cours de caramélisation, pour la cuisine du mirepoix.

Températures de caramélisationModifier

Températures de caramélisation[2]
Sucre Température
Fructose 110 °C
Galactose 160 °C
Glucose 160 °C
Maltose 180 °C
Saccharose 160 °C

La réaction de caramélisationModifier

Le sucre de table, C12H22O11 (formule brute), forme le réactif de la caramélisation. Pour former des produits de caramélisation, il faut chauffer le saccharose à 186 °C approximativement, soit au-delà de son point de fusion, et, de préférence, avec la présence d'un catalyseur acide, tel que l'acide citrique.

Pour définir la caramélisation, on peut dire que c'est une réaction de coloration impliquant des sucres et de l'eau. Contrairement à la réaction de Maillard, elle ne fait intervenir que les sucres. L'action de la chaleur provoque l'hydrolyse du saccharose qui produit des sucres réducteurs, avec formation de dianhydrides de fructose, caractérisés par des pont spirolactone[3]. Ces sucres réducteurs se dégradent, se condensent, puis se recombinent (à température élevée, synthétisant des sucres complexes (appelés polydextroses et oligosaccharides)) pour former des composés aromatiques. Cette réaction se traduit par un brunissement et par le dégagement d'une odeur caractéristique du caramel.

La réaction d'hydrolyse du saccharose (sucre de table) qui se produit lors de sa caramélisation peut s'écrire :

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
saccharose + eauglucose + fructose.

S'il y a excès d'eau, cette dernière s'évapore.
S'il y a défaut, d'eau, le sucre déshydraté devient du carbone selon l'équation :

C12H22O11 → 12 C + 11 H2O.

Suivi de la réaction de caramélisation au niveau de la structure moléculaireModifier

À l'origine, le sucre est sous forme de saccharose :

 
Structure moléculaire du saccharose.

Ensuite, par hydrolyse, quand on chauffe celui-ci avec de l'eau, des liaisons se cassent pour former du glucose et du fructose, molécules isomères de même formule brute C6H12O6 :

Comparaison des isomères :
glucose et fructose.
Structure moléculaire
du glucose
Structure moléculaire
du fructose

On notera que l’acidité du milieu est un catalyseur de la réaction de caramélisation, car elle favorise la rupture des liaisons.

Au sein du mélange obtenu, appelé sucre inverti, les molécules de fructose et de glucose se recombinent ensuite, à haute température, pour former des sucres très complexes : des oligosaccharides et des polydextroses, constituants du caramel et à l'origine de sa couleur brune.

Voir aussiModifier

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BibliographieModifier

  • Jacques Defaye, José Manuel Garcia Fernández, Valérie Ratsimba, « Les molécules de la caramélisation : structure et méthodologies de détection et d'évaluation », L'Actualité chimique, no 240,‎ , p. 24-27

Articles connexesModifier

Notes et référencesModifier

  1. « La caramélisation », sur cuisinemoleculaire1s4.e-monsite.com (consulté le 25 août 2020)
  2. (en) Caramelization, sur Food-Info.
  3. (en) Ratsimba V., Gardia Fernandez J.M., Defaye J., Nigay H., Voilley A., « Qualitative and quantitative evaluation of mono- and disaccharides in D-fructose, D-glucose and sucrose caramels by gas-liquid chromatography-mass spectrometry. Di-D-fructose dianhydrides as tracers of caramel authenticity », Journal of Chromatography A, vol. 844, nos 1-2,‎ , p. 283-293 (DOI 10.1016/s0021-9673(99)00322-2)