Por que o açúcar fica marrom quando derretido?

Os polímeros, divididos em três grupos – caramelans (C 24 H 36 O 18 ), caramelens (C 36 H 50 O 25 ), e caramelins (C 125 H 188 O 80) – são responsáveis pelo escurecimento de açúcar.Por outro lado, compostos voláteis como diacetil, hidroximetilfurfural, diacetil, etc. são responsáveis ​​pela característica “cheiro de caramelo”.Quando o açúcar granulado é primeiramente aquecido, ele começa a derreter. Quando ela derrete, sua cor começa a mudar de branco para marrom dourado e depois para marrom escuro (se você continuar aquecendo).

É assim que o açúcar parece quando derrete.

Se você aplicar calor por mais tempo, ele se torna preto e libera vapores desagradáveis. Até tem um gosto diferente nesse ponto, mas você sabe quais processos estão funcionando aqui?

Para entender por que o açúcar fica marrom quando derretido e, finalmente, fica preto, é imperativo primeiro entender o que o açúcar realmente é.

O que é açúcar?

O termo “açúcar” pode ser usado para muitos compostos químicos – ou seja, compostos orgânicos (carboidratos) que são doces no sabor e geralmente têm uma estrutura cíclica. O material branco que chamamos de “açúcar” é, na verdade, sacarose. É composto de 22 átomos de hidrogênio, 12 átomos de carbono e 11 átomos de oxigênio.

A estrutura molecular da sacarose.

Assim como todos os outros compostos feitos a partir desses elementos (incluindo frutose, glicose e maltose), a sacarose é um carboidrato. De fato, a sacarose é na verdade dois açúcares mais simples unidos: glicose e frutose. A doçura do açúcar é atribuída aos grupos OH que eles contêm; estes grupos OH com uma orientação particular interagem com o receptor gustativo para doçura em nossas línguas.

Agora que sabemos o básico do açúcar, vamos para a pergunta original: por que o açúcar fica marrom quando derretido?

Isto é devido a um processo chamado caramelização.

O que é caramelização?

Caramelização refere-se ao escurecimento do açúcar. É o processo que faz com que o açúcar adquira um tom acastanhado quando é aquecido. Você também pode dizer que é a oxidação do açúcar ou a degradação dos açúcares sob o calor.

O gosto de noz e cor marrom como resultado de caramelização. (Crédito da foto: Vemeo)

Como mencionado anteriormente, diferentes tipos de açúcar (isto é, sacarose, frutose, glicose, etc.) são moléculas baseadas em carbono. Caramelização acontece com o açúcar puro quando é aquecido a 338 graus Fahrenheit (170 graus Celsius). À medida que o açúcar atinge essa temperatura, ele é decomposto em açúcares mais simples, que então se desidratam e se fragmentam em cetonas e aldeídos. Estes polimerizam e sofrem várias outras reações, mas tudo isso está além do escopo deste artigo.

O que é realmente relevante para nossa discussão atual é que os compostos formados como resultado do aquecimento do açúcar podem ser classificados em duas categorias: polímeros e compostos voláteis.

Os polímeros, divididos em três grupos – caramelans (C 24 H 36 O 18 ), caramelens (C 36 H 50 O 25 ), e caramelins (C 125 H 188 O 80 ) – são responsáveis pelo escurecimento de açúcar. Por outro lado, compostos voláteis como diacetil, hidroximetilfurfural, diacetil, etc. são responsáveis ​​pela característica “cheiro de caramelo”.

Curiosamente, a caramelização não é o único processo que causa o escurecimento de uma substância açucarada; uma reação de Maillard (escurecimento de carne, pão etc.) também faz a mesma coisa.

Caramelização vs reação de Maillard

Deve-se notar que tanto a caramelização quanto as reações de Maillard causam o escurecimento dos açúcares em altas temperaturas e, de fato, a caramelização pode causar escurecimento nos mesmos alimentos nos quais a reação de Maillard ocorre, mas os dois processos NÃO são os mesmos.

A principal diferença entre os dois processos é que a caramelização ocorre quando apenas o açúcar é aquecido a uma temperatura elevada, enquanto a reação de Maillard ocorre quando ambos os aminoácidos (de proteínas) e carboidratos (açúcar) estão presentes.

Um exemplo de escurecimento devido à reação de Maillard. (Crédito da foto: Pexels)

Um monte de deliciosos itens alimentícios todos os dias, incluindo biscoitos, biscoitos, pães, marshmallows torrados, bifes grelhados e outros têm a sua característica cor marrom e sabor característico de noz, devido à reação de Maillard.

O problema é que tanto a caramelização quanto a reação de Maillard envolvem calor, causam escurecimento, têm efeitos similares nas papilas gustativas e até mesmo trabalham em bases alimentares semelhantes, por isso é fácil confundir os dois processos.

Você deve ter notado que, se você continuar aquecendo o açúcar depois de ter ficado marrom escuro, ele gradualmente fica preto e adquire um sabor amargo. Isso porque os átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio no açúcar se evaporam como diferentes fragmentos orgânicos, deixando para trás uma versão amarga e preta do açúcar.

Referências:

1. Museu Exploratorium de Ciência, Arte e Percepção Humana (Link 1)
2. Museu Exploratorium de Ciência, Arte e Percepção Humana (Link 2)
3. Universidade de Illinois Urbana-Champaign
4. Universidade Estadual do Oregon