chimie

Réponse du département Sciences et Techniques

La chimie du caramel



La caramélisation consiste à faire réagir du sucre ( saccharose ) et de l'eau en chauffant.

Le saccharose est un sucre double extrait des betterave ou de la canne à sucre.

La formule chimique du sucre ou saccharose est C12H22O11 :

C6H11O5--O--C6H11O5

6125------6125

En présence d'eau et sous l'action de la chaleur, le saccharose composé de deux sucres simples
(1 glucose +1 fructose) subit une hydrolyse( = il est coupé en deux)

Le saccharose est alors transformé en 1 glucose et 1 fructose

C12H22O11 + H2O ---> C6H12O6 + C6H12O6

saccharose + eau glucose + fructose

(Extrait de Sciences et gastronomie : la chimie du caramel par Hervé This)


Les caramels

H. This signale tout d'abord une différence entre la caramélisation (formation du caramel) et les réaction de Maillard. Les premières ne nécessitent que du sucre, tandis que les secondes nécessitent la présence d'acides aminés.
La chimie du caramel est étudiée depuis 1838 : le chimiste français Eugène Peligot étudia l'acidité du caramel (entre 2,5 et 3)
Puis fut explorée la partie odorante du caramel. II a ainsi été découvert que l'hydroxyméthylfurfural (qui donne aussi de l'amertume) apparaît dans des produits où du sucre a été chauffé, ainsi que l'acétylformonine et le 4 hydroxy-2,5-diméthyl-3-furanone (le 5-hydroxyméthyl-2-furaldéhyde représente 70 à 80% de la phase volatile). (K. Block et C. Pedersen, Steric and electronic effects in the formation of dihexulose dianhydrides, Reaction of racemic sorbose in anhydrous hydrogen fluoride and a facile synthesis of D-sorbose, Carbohydrate Research, 1991, 216, 141-148)
Toutefois, c'est seulement récemment que la composition de la masse du caramel a été mieux comprise, notamment grâce aux travaux du chimiste français Jacques Defaye (Grenoble). On avait observé que les caramels contiennent des acides, tels l'acide formique. J. Defaye a notamment montré en 1989 que l'essentiel de la masse du caramel (95%) résulte de la formation de molécules nommées dianhydrides de fructose. La réaction résulte de la scission initiale de la partie fructose et de la partie glucose de la molécule de saccharose. Puis, la réaction des parties séparées provoque l'élimination d'atomes d'oxygène et d'hydrogène sous la forme de molécules d'eau (même quand il n'y en a pas initialement dans le milieu), et les dianhydrides de fructose se forment. Ensuite, des glucose se lient à ces dianhydrydes de fructose, en grosses molécules non volatiles. (Contribution à l'étude analytique, microbiologique et sensorielle des dianhydrides du D-fructose, composants essentiels de la partie non volatile du caramel, Valérie Ratsimba, Thèse de l'Université de Bourgogne, 2000.)
Cette description fait comprendre, notamment, que la présence d'un acide, qui favorise la scission de la molécule, est importante pour la réaction de caramélisation.
H. This signale aussi l'existence de plusieurs sortes de caramels industriels : les caramels aromatiques, et les caramels colorants de type 1 (catalyse acide), 2 (catalyse par le sulfite de Na), 3 (catalyse par l'ammoniac), 4 (catalyse par le sulfite d'ammonium). Les caramels ainsi obtenues figurent dans la liste des additifs autorisés avec les codes européens :
E 150 caramel ordinaire (colorant brun)
E 150b caramel de sulfite caustique (colorant brun)
E 150c caramel ammoniacal (colorant brun)
E 150d caramel au sulfite d'ammonium (colorant brun)
Les promoteurs peuvent être : l'acide acétique, l'acide citrique, l'acide phosphorique, l'acide sulfurique, le dioxyde de soufre, l'ammoniaque, la soude, la potasse, l'ammoniac, le carbonate d'ammonium, le sulfate d'ammonium, le sulfite d'ammonium.
On fait du caramel à partir de saccharose, de glucose, de maltose, de maltodextrines, de sirops d'amidon.
Enfin, un dicton : Bernardi, Le cuisinier national de la ville et de la campagne (ex Cuisinier royal), Viart, Fouret et Délan, augmenté de 200 articles nouveaux, Paris, Gustave Barbu, 1853, p. 3, à propos de caramel " Observez qu'il faut bien faire brûler le sucre jusqu'à ce qu'il donne une fumée blanche ; alors vous y verserez de l'eau, autrement le caramel n'aurait pas assez de couleur et il faudrait en mettre trop dans les aliments pour les colorer. Il leur communiquerait un goût désagréable ".
Et une question : pourquoi le caramel se fait il dans des bassines en cuivre ?
Gontran Cherrier évoque le caramel à sec des nougatines. Le sucre est cuit avec une petite quantité de jus de citron ou de vinaigre. La coloration serait plus soutenue qu'avec sucre et eau. On envisage de vérifier cette impression.
On évoque la pratique qui consiste à cuire le sucre avec de l'eau, puis à ajouter du glucose, mais pas d'acide.
H. Richard mentionne que le " glucose " des cuisiniers est un sirop de glucose, différent du sucre inverti, lequel est du saccharose hydrolysé (trimoline)
Les sirops de glucose sont obtenus par hydrolyse d'amidon, et contiennent du glucose, du maltose, du maltotriose. Il existe différents sirops de glucose pâtissiers.
L'industrie nomme dextrose le glucose.
La trimoline est fréquemment utilisée pour faire des caramels, car elle ne brunit pas.
On évoque aussi la rapidité de cuisson du caramel : quand les pâtissiers manient de gros volumes, ils arrêtent difficilement la réaction au stade voulu.
Enfin, on évoque l phénomène de massage. On signale que c'est le caramel très coloré qui pose le plus de problème.
Quelques pâtissiers signalent que naguère, on laissait chauffer le sucre et l'eau pendant trois à quatre heures.
Rémi Vincent signale qu'il est conseillé d'éviter absolument les courants d'air.

(Extrait du compte-rendu d’un Séminaire de gastronomie moléculaire par Hervé This, physico-chimiste à l’INRA).


L'alcool

L'alcool éthylique, CH3-CH2OH, est naturellement le résultat de la fermentation des sucres par différents micro-organismes selon la réaction globale :

C6H12O6 -> 2CH3-CH2OH + 2CO2
glucose ---------alcool--------gaz carbonique

L'alcool éthylique peut-être obtenu à partir des boissons fermentées (à partir des eaux de vie), à partir aussi des substances sucrées les plus diverses : sucre de betterave, de canne à sucre, de mélasses, de fruit, mais aussi d'amidons divers par saccharification comme l'amidon de maïs.
Au cours de la fermentation alcoolique, d'autres dérivés alcooliques, aldéhydiques, peuvent se former qui vont donner à la préparation un partie de son arôme et de sa saveur ; ainsi quelle que soit sa nature (vins, bière, cidres), une boisson alcoolique sera un mélange mais où prédomine surtout l'alcool éthylique.

(extrait de Science & Arts Culinaires par Roger Derache)

Vous pouvez consulter également ces documents sur :

- La cuisine moléculaire