Нагревание моно и дисахаридов при температурах 1000С и выше приводит к изменению их химического состава, повышению цветности и увеличению количества редуцирующих веществ. Глубина этих процессов зависит как от состава сахаров и их концентрации, так и от степени, продолжительности теплового воздействия, рН, наличия примесей.
В пищевой промышленности наибольшее значение имеет карамелизация сахарозы, глюкозы и фруктозы. Особенно чувствительна к нагреванию фруктоза, поэтому она карамелизуется в 6-7 раз быстрее, чем глюкоза.
Процесс карамелизации характеризуется накоплением в продуктах веществ с высокой молекулярной массой, которые значительно изменяют физико-химические свойства продукта и их органолептики.
Карамелизация – достаточно сложный неферментативный процесс, при котором в продукте накапливаются карамели, образующиеся при конденсации, поликонденсации, гидролизе различных сахаров и продукты их взаимодействия.
Конденсация – замещение с отщеплением простых молекул.
Поликонденсация – взаимодействие мономеров – относительно низкомолекулярных соединений, содержащих две или более функциональные группы, с образованием высокомолекулярного соединения (полимера), сопровождающееся выделением низкомолекулярных веществ, чаще всего воды.
Основной углевод кондитерских изделий – сахароза при нагревании в слабокислой или нейтральной среде подвергается частичной инверсии с образованием глюкозы и фруктозы, которые претерпевают дальнейшие изменения. Например, от молекулы глюкозы отщепляется 1 или 2 молекулы воды, а образовавшиеся продукты соединяются друг с другом или с сахарозой, или же отщепление 3 молекул воды приводит к образованию оксиметилфурфурола (легко летуч и очень нестоек, он имеет аромат свежевыпеченного хлеба), у которого в дальнейшем разрушается углеродный скелет с образованием муравьиной, левулиновой кислоты. Сахароза также образует ангидриды, отличающиеся большой молекулярной массой. Так, при отщеплении 2 молекул воды от сахарозы образуется карамелан С12Н18О9 – растворимое в воде соединение, желтого цвета, если отщепляется 3 молекулы воды, то образуется карамелен С35Н50О25 – с ярко-коричневым цветом, а затем карамелин – труднорастворимое в воде соединение с темно-коричневой окраской.
Характер продуктов карамелизации зависит от концентрации сахарозы. Например, при карамелизации накапливаются ангидриды при значительных концентрациях сахара (> 60%), преимущественно накапливаются карамелины.
Таким образом, изменение свойств сахаров при карамелизации снижает пищевую ценность, особенно при накоплении карамелинов. Между тем, карамелизация кроме отрицательной стороны имеет и положительную сторону. В ограниченных масштабах карамелизацию применяют в тех продуктах, которым требуется придать красивый кремовый оттенок. Эти реакции используют в молочной промышленности при производстве топленого молока и ряженки.
Как правило, карамелизацию сопровождает меланоидинообразование.
Карамелизацию используют при производстве некоторых мучных изделий (концентраты с манной крупой). В этом случае крупу и пшеничную муку подвергают высокотемпературной обработке в шнековых сушилках.
Меланоидинообразование см. выше (белки).
