Food-Info.net> Onderwerpen > Ingrediënten > Kleurstoffen > Bruinkleuring >

Karamelisering

Karamelisering is samen met de Maillard reacties en enzymatische bruinkleuring één van de belangrijkste typen bruinkleuringsprocessen in levensmiddelen. Karamelisering leidt tot aangename kleur en smaakvorming in brood en banket, koffie, dranken, bier en pinda's. Ongewenste effecten van karamelisering zijn bijvoorbeeld de geur van verbrande suiker en het zwart worden van levensmiddelen.

Karamelisering veroorzaakt belangrijke veranderingen in levensmiddelen, niet alleen in kleur maar ook in smaak. Omdat enzymen geen rol spelen in het karameliseringsproces, is het een niet-enzymatische bruinkleuringsreactie.

Karamelisering vindt plaats gedurende het droog verhitten en roosteren van levensmiddelen met een hoge concentratie koolhydraten (suikers).

Simpel gezegd is karamelisering een proces waarbij een watermolecuul verwijderd wordt van een suiker (zoals saccharose of glucose), gevolgd door isomerisatie en polymerisatie stappen. In werkelijkheid is het karameliseringsproces een complexe serie chemische reacties, die nog steeds niet volledig bekend zijn.

Het karameliseringsproces begint met het smelten van suiker bij hoge temperaturen, gevolgd door schuimen (koken). In dit stadium ontbindt saccharose (suiker) in glucose en fructose. Dit wordt gevolgd door een condensatie stap, waarin de individuele suikers water verliezen en met elkaar reageren tot bijvoorbeeld difructose-anhydride. De volgende stap is de isomerisatie van aldosen naar ketosen en verdere dehydratie reacties. De laatste serie reacties bevatten zowel fragmentatiereacties (smaak productie) als polymerisatiereacties (kleur productie).

Karamelisering begint bij relatief hoge temperaturen vergeleken met de andere bruinkleuringsreacties, en is afhankelijk van het type suiker. Tabel 1 hieronder laat de begintemperaturen voor karamelisatie zien van een aantal veel voorkomende koolhydraten. Deze tabel is gebaseerd op pure koolhydraten. In levensmiddelen zijn echter vaak verschillende koolhydraten en andere componenten aanwezig; deze kunnen de karamelisatietemperatuur en ook de verschillende stappen en reacties beïnvloeden, en dus ook de uiteindelijke smaken en kleuren die geproduceerd worden.

De meeste kleurontwikkeling wordt veroorzaakt door fructose omdat karamelisering van fructose al bij lagere temperatuur begint. Gebakken producten gemaakt met honing of fructosestroop zijn dus over het algemeen wat donkerder dan die gemaakt met suiker.

Gedurende karamelisering worden verschillende smaakcomponenten en polymere karamels gevormd. Karamels zijn complexe mengsels van verschillende componenten met een hoog molecuulgewicht. Deze kunnen worden geclassificeerd in drie groepen:

• Karamelans (C₂₄H₃₆O₁₈)
• Karamelens (C₃₆H₅₀O₂₅)
• Karamelins (C₁₂₅H₁₈₈O₈₀)

Deze polymeren worden vaak gebruikt als kleurstof in commerciële levensmiddelen producten, van cola tot soja saus, snoepgoed en ijs. Ze staan op het etiket als E150.

Commerciële karamels worden geproduceerd door het direct verhitten van suiker, of door het verhitten van suiker in aanwezigheid van co-factoren, zoals ammonia en sulfiet. Dit resulteert in karamels met verschillende kleuren of karamels met geladen zijgroepen. Deze aspecten zijn erg belangrijk voor het gebruik van verschillende karamels in levensmiddelen. Karamels die gebruikt worden om frisdranken te kleuren (cola) moeten negatief geladen zijn om reacties met fosfaten te voorkomen die troebeling en kleurverlies veroorzaken. Aan de andere kant moeten karamels voor bakkerijproducten juist positief geladen zijn.

De verschillende stadia van de karamel productie hebben allemaal aparte namen, gebaseerd op de karakteristieken van het product, zie tabel 2 hieronder. Draad is een indicatie van het feit dat de suiker in zachte of harde draden gesponnen kan worden, bal is een indicatie dat de suiker gemakkelijk gevormd kan worden in een geschikte vorm, kraak is een indicatie dat de suiker hard zal zijn na koelen (en kraakt wanneer het breekt). Alleen wanneer kleur verschijnt refereren de namen aan karamel.

 

Tabel 2: Karamelisering stadia van saccharose (tafelsuiker)  

Stap		Temperatuur °C	Beschrijving en gebruik	Plaatje
1	Verdamping van water	100	Suiker smelt en onzuiverheden stijgen naar het oppervlak.
2	Kleine Draad	102	Geen kleur; zacht na koeling; geen smaakverandering; Gebruikt in glazuur.
3	Grote Draad	104	Geen kleur; zacht na koeling; geen smaakverandering; Gebruikt voor ingemaakte producten en jams.
4	Kleine Bal	110 - 115	Geen kleur, half-zacht na koeling; geen smaakverandering. Gebruikt in vullingen van roomsnoepjes, Italiaanse meringue, fondant en marshmallows.
5	Grote Bal	119 - 122	Geen kleur; stevig na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in zachte karamels (snoepjes).
6	Zachte Kraak	129	Geen kleur; stevig na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in half-harde snoepjes.
7	Harde Kraak	165 - 166	Geen kleur; hard na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in butterscotch en harde snoepjes.
8	Extra-harde Kraak	168	Iets kleur; splinters die lijken op glassplinters na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in harde snoepjes (Haagse hopjes).
9	Licht Karamel	180	Bleek amber tot goudbruin; rijk aan smaak.
10	Medium Karamel	180 - 188	Goudbruin tot kastanjebruin; rijk aan smaak.
11	Donker Karamel	188 - 204	Erg donker en bitter; verbrande geur. Gebruikt voor kleuring, maar mist zoetkracht.
12	Black Jack	210	Ook bekend als “apen bloed”. Op dit punt begint suiker af te breken in pure koolstof. Verbrande smaak.

Karameliseringsreacties leiden ook tot de vorming van smaakstoffen. Diacetyl is een belangrijke smaakstof, geproduceerd gedurende de eerste stadia van karamelisering. Diacetyl is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de boterachtige of butterscotch smaak. Diacetyl wordt niet alleen geproduceerd tijdens karamelisering, maar kan ook worden geproduceerd door bacteriën in gefermenteerde producten, zoals bier en yoghurt.

Naast diacetyl worden honderden ander smaakcomponenten gevormd bijvoorbeeld furanen zoals hydroxymethylfurfural (HMF) en hudroxyactetylfuran (HAF), furanonen zoals hydroxydimethylfuranon (HDF), dihydroxydimethylfuranon (DDF) en maltol uit disacchariden en hydroxymaltol uit monosacchariden.

Hydroxymethylfurfural (HMF) wordt gevonden in honing, sappen, melk en ook in sigaretten. Hydroxyacetylfuran (HAF) heeft een zoet aroma en een lage geur-drempelwaarde, waardoor je het al in lage concentraties ruikt. Maltol heeft een smaak die lijkt op vers gebakken brood en wordt gebruikt als smaakversterker ( E636 ) in brood en cake.

Referenties:

• Food Chemistry, Dennis D. Miller, 1993
• Larousse Encyclopaedia of food
• http://en.wikipedia.org
• Plaatjes : http://www.supertoinette.com/recettes/karamel_to.htm