Γιατί η ζάχαρη γίνεται καφέ όταν λιώσει;

Τα πολυμερή, χωρισμένα σε τρεις ομάδες – καραμελάνες (C24H36O18), καραμελένες (C36H50O25) και καραμελίνες (C125H188O80) – είναι υπεύθυνα για το μαύρισμα της ζάχαρης. Από την άλλη πλευρά, πτητικές ενώσεις όπως διακετύλιο, Υδροξυμεθυλοφουρφουράλη, διακετύλιο κ.λπ. είναι υπεύθυνες για τη χαρακτηριστική «οσμή καραμέλας».

Όταν η κρυσταλλική ζάχαρη θερμαίνεται για πρώτη φορά, αρχίζει να λιώνει. Καθώς λιώνει, το χρώμα του αρχίζει να αλλάζει από λευκό σε χρυσοκαφέ και μετά σε σκούρο καφέ (αν συνεχίσετε να το θερμαίνετε).

Έτσι φαίνεται η ζάχαρη όταν λιώνει.

Εάν εφαρμόσετε θερμότητα για ακόμη περισσότερο, γίνεται μαύρο και βγάζει δυσάρεστες αναθυμιάσεις. Έχει ακόμη και διαφορετική γεύση σε εκείνο το σημείο, αλλά ξέρετε ποιες διαδικασίες λειτουργούν εδώ;

Για να καταλάβετε γιατί η ζάχαρη γίνεται καφέ όταν λιώσει και τελικά μαυρίζει, είναι επιτακτική ανάγκη να καταλάβετε πρώτα τι είναι στην πραγματικότητα η ζάχαρη.

Τι είναι η ζάχαρη;

Ο όρος «ζάχαρη» μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλές χημικές ενώσεις – συγκεκριμένα οργανικές ενώσεις (υδατάνθρακες) που έχουν γλυκιά γεύση και συνήθως έχουν κυκλική δομή. Το λευκό υλικό που ονομάζουμε «ζάχαρη» είναι στην πραγματικότητα σακχαρόζη. Αποτελείται από 22 άτομα υδρογόνου, 12 άτομα άνθρακα και 11 άτομα οξυγόνου.

Η μοριακή δομή της σακχαρόζης.

Όπως όλες οι άλλες ενώσεις που παράγονται από αυτά τα στοιχεία (συμπεριλαμβανομένης της φρουκτόζης, της γλυκόζης και της μαλτόζης), η σακχαρόζη είναι ένας υδατάνθρακας. Στην πραγματικότητα, η σακχαρόζη είναι στην πραγματικότητα δύο απλούστερα σάκχαρα ενωμένα μεταξύ τους:γλυκόζη και φρουκτόζη. Η γλυκύτητα της ζάχαρης αποδίδεται στις ομάδες ΟΗ που περιέχουν. Αυτές οι ομάδες ΟΗ με συγκεκριμένο προσανατολισμό αλληλεπιδρούν με τον γευστικό υποδοχέα για τη γλυκύτητα στη γλώσσα μας.

Τώρα που γνωρίζουμε τα βασικά της ζάχαρης, ας προχωρήσουμε στην αρχική ερώτηση:γιατί η ζάχαρη γίνεται καφέ όταν λιώνει;

Αυτό οφείλεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται καραμελοποίηση.

Τι είναι η καραμελοποίηση;

Η καραμελοποίηση αναφέρεται στο μαύρισμα της ζάχαρης. Είναι η διαδικασία που κάνει τη ζάχαρη να αποκτήσει μια καφετιά απόχρωση όταν θερμαίνεται. Θα μπορούσατε επίσης να πείτε ότι είναι η οξείδωση της ζάχαρης ή η αποδόμηση των σακχάρων υπό τη θερμότητα.

Η γεύση του ξηρού καρπού και το καφέ χρώμα ως αποτέλεσμα της καραμελοποίησης. (Φωτογραφία:Vemeo)

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, διαφορετικά είδη ζάχαρης (δηλαδή, σακχαρόζη, φρουκτόζη, γλυκόζη κ.λπ.) είναι μόρια με βάση τον άνθρακα. Η καραμελοποίηση συμβαίνει στην καθαρή ζάχαρη όταν θερμαίνεται στους 338 βαθμούς Φαρενάιτ (170 βαθμούς Κελσίου). Καθώς η ζάχαρη φτάνει σε αυτή τη θερμοκρασία, διασπάται σε πιο απλά σάκχαρα, τα οποία στη συνέχεια αφυδατώνονται και κατακερματίζονται σε κετόνες και αλδεΰδες. Αυτά πολυμερίζονται και υφίστανται διάφορες άλλες αντιδράσεις, αλλά όλα αυτά δεν εμπίπτουν στο πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου.

Αυτό που είναι πραγματικά σχετικό με την τρέχουσα συζήτησή μας είναι ότι οι ενώσεις που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της θέρμανσης της ζάχαρης μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες:πολυμερή και πτητικές ενώσεις.

Τα πολυμερή, χωρισμένα σε τρεις ομάδες – καραμελάνες (C24H36O18), καραμελένες (C36H50O25) και καραμελίνες (C125H188O80) – είναι υπεύθυνα για το μαύρισμα της ζάχαρης. Από την άλλη πλευρά, πτητικές ενώσεις όπως διακετύλιο, Υδροξυμεθυλοφουρφουράλη, διακετύλιο κ.λπ. είναι υπεύθυνες για τη χαρακτηριστική «οσμή καραμέλας».

Ωστόσο, είναι ενδιαφέρον ότι η καραμελοποίηση δεν είναι η μόνη διαδικασία που προκαλεί μαύρισμα μιας ζαχαρούχου ουσίας. Μια αντίδραση Maillard (μαύρισμα κρέατος, ψωμιού κ.λπ.) κάνει επίσης το ίδιο πράγμα.

Caramelization vs Maillard αντίδραση

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τόσο η καραμελοποίηση όσο και η αντίδραση Maillard προκαλούν το μαύρισμα των σακχάρων σε υψηλή θερμοκρασία και στην πραγματικότητα, η καραμελοποίηση μπορεί μερικές φορές να προκαλέσει μαύρισμα στα ίδια τρόφιμα στα οποία εμφανίζεται η αντίδραση Maillard, αλλά οι δύο διαδικασίες ΔΕΝ είναι ίδιες.

Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο διαδικασιών είναι ότι η καραμελοποίηση συμβαίνει όταν μόνο η ζάχαρη θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία, ενώ η αντίδραση Maillard συμβαίνει όταν υπάρχουν αμινοξέα (από πρωτεΐνες) και υδατάνθρακες (ζάχαρη).

Ένα παράδειγμα μαύρισμα λόγω αντίδρασης Maillard. (Φωτογραφία:Pexels)

Πολλά νόστιμα καθημερινά τρόφιμα, όπως μπισκότα, μπισκότα, ψωμιά, φρυγανισμένα marshmallows, ψημένες μπριζόλες και άλλα έχουν το χαρακτηριστικό καφέ χρώμα και τη χαρακτηριστική γεύση ξηρών καρπών λόγω της αντίδρασης Maillard.

Το θέμα είναι ότι τόσο η καραμελοποίηση όσο και η αντίδραση Maillard περιλαμβάνουν θερμότητα, προκαλούν μαύρισμα, έχουν παρόμοια αποτελέσματα στους γευστικούς κάλυκες και λειτουργούν ακόμη και σε παρόμοιες βάσεις τροφίμων, επομένως είναι εύκολο να συγχέουμε τις δύο διαδικασίες.

Ίσως έχετε παρατηρήσει ότι αν συνεχίσετε να ζεσταίνετε τη ζάχαρη αφού έχει πάρει σκούρο καφέ χρώμα, σταδιακά μαυρίζει, και αποκτά μια πικρή γεύση «απανθρακωμένη». Αυτό συμβαίνει επειδή τα άτομα άνθρακα, οξυγόνου και υδρογόνου στη ζάχαρη εξατμίζονται ως διαφορετικά οργανικά θραύσματα, αφήνοντας πίσω τους μια μαύρη, πικρή εκδοχή ζάχαρης.