Карамелизация сахаров

Карамелизация - термическое превращение сахаров, нагреваемых в сухом виде при температуре выше 100°С.

Степень термических изменений и состав образующихся продуктов зависит от:

температуры,

рН среды,

условий нагрева,

вида и концентрации сахара.

Карамелизация сопровождается образованием как летучих продуктов разложения, обладающих запахом (метилглиоксаль, оксиметилфурфурол, левулиновая и муравьиная кислоты и др.), так и полимерных, нелетучих, темноокрашенных веществ.

При нагревании сухой сахарозы образуются:

С₁₂Н₂₂О₁₁ - 2Н₂О ® С₁₂Н₁₈О₉ - карамелан

3С₁₂Н₂₂О₁₁ - 8Н₂О ® С₃₆Н₅₀О₂₅ - карамелен

2С₁₂Н₂₂О₁₁ - 7Н₂О ® С₂₄Н₃₀О₁₅ - карамелин

Карамелан - вещество соломенно-желтого цвета, растворимое в холодной воде;

карамелен - ярко-коричневого цвета, растворим в воде;

карамелин - темно-коричневого цвета, растворяется только в кипящей воде.

При более длительном нагревании сахарозы образуются гуминовые вещества (черно-коричневые), растворимые в щелочах.

Наиболее изучен механизм карамелизации глюкозы (схема), но строение многих продуктов карамелизации еще не выяснено.

Термическое расщепление глюкозы может идти по двум путям:

1) расщепление между 3 и 4 атомами углерода - образуются летучие продукты разложения;

2) ступенчатое отщепление молекул воды - образуются летучие продукты разложения и карамель.

Синтез карамели осуществляется в результате взаимной циклизациидезоксиглюкозанов в енольной форме с образованием дикетодиоксановых систем (циклов) в полимерной цепи.

Рост цепей молекул протекает за счет альдольной конденсации.

Карамелизация приводит к образованию сотен различных химических продуктов, однако, химия карамелизации сложна и изучена довольно плохо. Она включает следующие процессы:

1. Инверсия сахарозы во фруктозу и глюкозу;

2. Реакции конденсации;

3. Внутримолекулярные сшивки;

4. Изомеризация альдоз в кетозы;

5. Реакции дегидрации;

6. Реакции фрагментации;

7. Образование ненасыщенных полимеров.

Температуры карамелизации [1]
Сахар	Температура
Фруктоза	110 °C, 230 °F
Галактоза	160 °C, 320 °F
Глюкоза	160 °C, 320 °F
Сахароза	160 °C, 320 °F
Мальтоза	180 °C, 356 °F

Лекция 9