化学といえば、白衣を着た人々がいる実験室を思い浮かべるかもしれません。そこでは、多くの複雑で、場合によっては危険な化学物質が混合され、経験豊富な化学者によってテストされています。
キッチンには化学物質があふれていること、場合によっては、鍋、コンロ、砂糖さえあれば素晴らしい化学反応が起こることを忘れてしまうかもしれません。砂糖が加熱されてカラメル化し始めると、化学反応が狂ってしまいます。驚くほど複雑な一連の化学反応が発生し、控えめな甘い白砂糖がわずかに苦く複雑な茶色のフレーバー爆弾に変わります!キッチンで実際に目にする化学は、科学者が実験室で行っている化学よりも複雑である可能性があります (おそらくあまり理解されていません)。
ですから、カラメル化の (未知の) 科学に飛び込む「本当の」化学のレッスンをお楽しみください!
カラメル化とは?
この記事でカラメル化について話すとき、特に砂糖のカラメル化について話しています.砂糖をカラメル化するには、砂糖と（強烈な）熱だけが必要です.砂糖が十分に熱くなると、カラメル化が始まります。カラメル化の間、砂糖は白または無色から黄色、オレンジ、茶色、さらには黒に変わります.同時に、砂糖のフレーバーは、純粋な甘さから、甘みだけでなく苦味やいわゆる「キャラメル」フレーバーを含むより複雑なプロファイルへと劇的に変化します.フレーバーは非常に独特で、独自の名前があります!
砂糖をキャラメリゼしたいですか? 「乾式」と「湿式」の両方の方法を使用して砂糖をカラメル化する方法について詳しく説明します!
それはメイラード反応と同じではありません
カラメル化の近縁種は、よく知られているメイラード反応です。キャラメリゼーションでは糖のみが必要ですが、メイラード反応ではタンパク質と糖の両方が必要です。カラメル化は高温 (少なくとも 110°C (230°F) 以上、より頻繁には 150°C (300°F) 以上) でのみ起こるのに対し、メイラード反応はかなり低い温度で起こります。ただし、どちらも同様のコンポーネントを使用しているため、製品が十分に熱くなると、条件によっては両方が同時に発生する可能性があります.
カラメル化の反応機構
カラメル化反応は驚くほど複雑で、メイラード反応と同様、完全には理解されていません。一度にあまりにも多くのことが起こっています。そうは言っても、私たちが知っていることがいくつかあります。それらを掘り下げるには、出発成分である糖を調べることから始めなければなりません.
砂糖とは?
カラメル化には糖分が必要です。とはいえ、糖質にはさまざまな種類があります。すべての糖は、炭水化物と呼ばれる分子のグループに属しています。それらはすべて、さまざまな方法とサイズで一緒に接続された同じビルディングブロック、単糖で構成されています. 1 つ (単糖類) または 2 つ (2 糖類) の「ビルディング ブロック」で構成される小さな炭水化物は、糖と呼ばれるものです。
一般的な単糖類は、デキストロース (グルコース)、フルクトース、およびガラクトースです。最も一般的な二糖類は、「通常の」砂糖であるスクロースです。スクロースは、1 つのグルコース分子と 1 つのフルクトース分子で構成されています。他の一般的な二糖類は、ラクトース (乳製品に含まれる) とマルトース (ビールに使用される) です。
でんぷんなどの大きな炭水化物は、糖に分解できます。でんぷんはブドウ糖分子の長い鎖なので、分解すると個々の糖が残ります!
カラメル化の開始:熱
カラメル化反応を開始するには、砂糖を十分に熱くする必要があります。反応を開始するには熱が必要です。カラメル化が始まる温度は砂糖の種類によって異なります:
- フルクトースは 110°C (230°F) で最初に始まります。
- ガラクトース、グルコース、スクロースはすべて 160°C (320°F) あたりでカラメル化し始めます。
- マルトースは 180°C (356°F) でカラメル化します。
化学反応が多い
砂糖が十分に熱くなると、多くの化学反応がすべて同時に起こります。ただし、いくつかの繰り返しパターンがあります。
ステップ 1:エノール化
多くの場合、カラメル化は、エノール化と呼ばれる反応タイプを通じて、糖自体の中で再配列することから始まります.このような反応中、最初は 2 つの結合で炭素原子に結合していた糖分子との酸素原子が、今度は 1 つの炭素原子と 1 つの水素原子に結合するようになります。この構造のわずかな変化により、他の反応が発生する可能性があります。
ステップ 2:脱水
次に、糖分子は、脱水と呼ばれる反応によって水分子を失う可能性があります.これが発生する可能性があるいくつかの方法があり、複数を失うこともあります。
ステップ 3:ワイルド ワイルド ウェスト
これらの最初の 2 つの比較的単純で一般的な反応 (常に発生するとは限りません) の後、それは本当にワイルド ウェストになります。この間、多くの異なる反応が発生する可能性があります。これらの反応中に、さまざまな種類の分子が形成されます。
カラメルを茶色に変える分子は、一緒に反応した多くの小さな分子で構成された大きな分子になります.このプロセスはオリゴマー化と呼ばれます。この過程で3種類の分子が形成されるとよく言われます（カラメラン、カラメレン、カラメリン）.しかし、これはしばしば引用されるにもかかわらず、これらの分子が実際に形成されているという証拠はあまり強くなく、よく理解されていません.代わりに、さまざまな分子が形成される可能性が高くなります。
一方、より芳香族の分子ははるかに小さいです（したがって、蒸発して鼻に到達する可能性があります）.これらの分子の一般的な例は、ジアクテイル (バターのようなにおいに不可欠)、ヒドロキシメチルフルフラール (HMF)、ヒドロキシアセチルフラン (HAF)、またはヒドロキシジメチルフラノン (HDF) やジヒドロキシジメチルフラノン (DDF) などのフラノンです。
キャラメルを分析すると、1000 を超える成分が発見されました。これらの反応がいかに複雑で、多種多様な成分が形成されるかが再び示されました!
カラメル化反応への影響
温度と糖の種類の両方が、複雑な一連の反応の発生方法に影響を与えます。しかし、もっとあります。砂糖溶液のpH値も大きな影響を与えます.より酸性またはアルカリ性の環境では、カラメル化が加速します。また、その砂糖の「通常の」カラメル化温度と比較して、より低い温度でカラメル化が起こり始める可能性もあります.
これは、風味豊かなシュガー シロップ (カラメル化されたもの) を作る際に、以前より広範囲にテストされています。
キャラメル色を作る
カラメル化反応のメカニズムは詳細に完全には理解されていませんが、砂糖から一貫してカラメルを生成することは十分にわかっています.食品および着色業界は、この専門知識を使用して、食品に添加して食品を着色できるさまざまなキャラメル色を製造しています。食品自体をカラメルにする必要はなく、色を加えるだけで済みます。ただし、これらの色には強い風味はなく、非常に強いため、実際には主に色に使用されます.
ヨーロッパでは、これらの色は E 番号としてラベル付けされており、E150 には 4 つの異なる種類 (a、b、c、および d) があります。
自分のキッチンで化学を始める準備はできましたか?砂糖と鍋を手に取り、キャンディーの背後にある科学を調査することができます.または、キャラメル、キャラメル ポップコーン、またはシュガー シロップを作り始めて、知識を実践しましょう!
参考文献
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