Карамелизация глюкозы и сахарозы.

     Карамелизация  –  это  глубокий  распад  сахаров  при  t >100º С в слабокислой или нейтральной средах. Сахара теряют кристаллическую структуру и превращаются в аморфную массу  с  окраской  от  желтой  до  коричневой.  Глубина процесса карамелизации зависит  от  вида  сахара,  его  концентрации,   температуры и продолжительности нагрева. Кислота катализирует процесс.      

Карамелизация сахаров в растворе может идти как:

     1) Дегидратация сахаров и

     2) разложение моносахаридов (идет в 2 этапа)

 Рассмотрим 1 вариант:

     1. При карамелизации сахарозы (в виде  сиропа)  она  подвергается гидролизу,  а  образующиеся  моносахара  (глюкоза  и    фруктоза) – ангидридизации,  т.е.  теряют  молекулу  воды  и  образуют   ангидриды – глюкозан и фруктозан.

                       +H2O

C12  H22  O11                                                          C6  H12  O6      +         C6  H12  O6     

                        гидролиз                      глюкоза                фруктоза

                                  

                      +150º С

C6  H12  O6                               C6  H10  O5

Глюкоза          – H2O             глюкозан (ангидрид)                                                               а)

                      +100º С                                                                 + t

C6  H12  O6                               C6  H10  O5

Фруктоза      – H2O               фруктозан (ангидрид)

                                                                                                                                                  б)

При дальнейшем нагревании, реакция идет по  двум направлениям a) и б)

а)  Ангидриды взаимодействуют между собой или с неизменным сахаром и дают продукты реверсии (конденсации), т.е. соединения с большим числом глюкозных единиц в молекуле, чем у исходного сахара. Это диангидриды и дисахариды.

б)  Во  втором  случае  продолжается  обезвоживание   ангидридов с образованием оксиметилфурфурола (ОМФ). ОМФ в дальнейшем либо разлагается на муравьиную и левулиновую кислоты (они каталитически ускоряют процесс), либо  вступает  в  реакции  уплотнения.  На  этом  этапе    появляются окрашенные вещества.

Схематично это можно изобразить так:

                      

                              CH            CH

                          – H2O               ║               ║                         

C6  H10  O5                                    H2C – C              C – C = O

 ангидрид        

                    OH             O       H

                                      оксиметилфурфурол

                  Кислоты                                                   Реакции уплотнения

НСООН            СН3СО(СН2)2СООН                (полимеризации и поликонденсации)

муравьиная              левулиновая

                  

  Рассмотрим 2 вариант (разложение моносахаридов):

Карамелизация глюкозы (в виде сиропа)

 Под действием высоких температур глюкоза расщепляется (разрывается связь между 3 и 4 углеродными  атомами) и  образуются  триозы:  глицериновый альдегид и диоксиацетон.

Глицериновый альдегид и диоксиацетон после дегидратации  образуют метилглиоксаль,  а  он,  присоединяя  молекулу  воды,   дает молочную  кислоту. Последняя  каталитически  ускоряет    обезвоживание сахара с образованием оксиметилфурфурола.        

Вода,  присутствующая  в  растворах  сахаров,  способствует  их необратимым  изменениям.  Чем  меньше  в  системе  воды,  тем   меньше изменения сахаров. В сиропе сахара подвергаются  большим  изменениям, чем в сухом состоянии.

 Н-С=О                          Н–С=О

   і                                        і                   глицериновый

 Н-С-ОН                             СНОН         альдегид

   і                                         і                                                                             COOH

НО-С-Н     + tº                   СН2ОН          –  H2O           COH          + H2O     i

   і              ===>                                        ====>           i                  ====>   СН2

 Н-С-ОН                             СН2ОН                                 C=O                          i

   і                                        і                                             i                                СН3        

 Н-С-ОН                             С=О                                      CH3                          молочная

   і                                         і                                    метил-глиоксаль            кислота

   СН2ОН                            СН2ОН

глюкоза                         диоксиацетон

                 

Карамелизация сухой сахарозы

    

При нагревании сухой сахарозы по мере отщепления от  ее  молекулы воды образуются    окрашенные    соединения  карамелан    С12Н18О2 светло-соломенного  цвета,  карамелен  С36Н50О25 –   ярко-коричневого цвета и карамелин С24Н30О15 – темно-коричневого цвета, а в  дальнейшем образуются гуминовые вещества. Продукты карамелизации  сухой  сахарозы

характеризуются  различной   растворимостью в  воде:  карамелен растворяется в холодной и горячей воде, карамелин – только в  кипящей, гуминовые вещества в воде не растворяются (только в щелочах).

     Деление  продуктов  карамелизации  на  карамелан,  карамелен  и карамелин условное, т.к. все это смесь вещества с  различной  степенью полимеризации, которые можно получить практически одновременно.

     Состав сахарозы и продуктов ее  карамелизации  выражают  формулой Сm(Н2О)n.

     Под действием температуры  отношение  m:n  меняется.  У  сахарозы m:n = 1,09. При отношении m:n = 1,3 появляются слегка окрашенные продукты, при m:n = 30 – интенсивно окрашенные.

     В кулинарной практике с карамелизацией сахаров  сталкиваются  при запекании  свеклы  и  яблок,  уваривании  концентрированных   сахарных сиропов. Классический пример – приготовление жженки.

     Продукты  карамелизации  влияют  не  только  на  изменение  цвета готового продукта, но и способствуют формированию его аромата и вкуса, т.к. в процессе карамелизации образуются  летучие  вещества  (кислоты, альдегиды) и вещества с различной степенью горечи, сладости и кислоты.

Оставьте комментарий