Si pones azúcar en una cacerola y la dejas a fuego bajo, llega un momento en que los granos blancos se funden y se vuelven transparentes. Luego adquieren un tono dorado y finalmente se tornan de un ámbar intenso. Por la cocina se extiende un aroma dulce con un ligero toque amargo y, al enfriarse, el almíbar se convierte en caramelos o en la salsa de caramelo que cubre los flanes. El azúcar, que solo tenía sabor dulce, se transforma en una sustancia nueva con color, aroma e incluso un sabor amargo. Este cambio se llama «caramelización (Caramelization)».
En términos sencillos, la caramelización es la reacción en la que, al calentar un azúcar a alta temperatura, sus moléculas se descomponen y se recombinan, dando lugar a sustancias de color marrón y compuestos aromáticos. Esta reacción también está detrás del dulzor de la cebolla asada, la capa crujiente de la crème brûlée y el color oscuro de las bebidas de cola.
Examinaremos cómo ocurre la caramelización y en qué condiciones de temperatura, en qué se diferencia de la reacción de Maillard, cómo se utiliza en la cocina y en la industria alimentaria y qué aspectos de seguridad conviene conocer.
La química del calor que transforma el dulzor en color y aroma
¿Cómo se produce la caramelización?
La caramelización es un tipo de pardeamiento no enzimático en el que el color cambia por efecto exclusivo del calor, sin intervención de enzimas. Es un proceso complejo en el que se forman cientos de sustancias químicas. Aunque todavía quedan etapas por esclarecer, se conoce el desarrollo general del proceso.
(1) Descomposición y deshidratación
Al calentarse, la sacarosa, principal componente del azúcar, se separa primero en glucosa y fructosa. A continuación, las moléculas de azúcar pierden agua y cambian de estructura o se fragmentan, lo que da lugar a diversos compuestos intermedios.
(2) Polimerización y sustancias de color marrón
Los fragmentos vuelven a unirse entre sí y forman moléculas grandes. Los tres grupos de polímeros que se forman, denominados caramelanos, caramelenos y caramelinas, son los que confieren el color marrón. Cuanto más se prolonga el calentamiento, más moléculas de mayor tamaño se forman, más oscuro se vuelve el color y menor es el dulzor.
(3) Compuestos aromáticos
Durante la reacción se producen sustancias volátiles como el diacetilo (Diacetyl), que aporta un aroma a mantequilla, los furanos, que aportan notas de frutos secos o de tostado, y el maltol (Maltol), de aroma dulce. El sabor y el aroma característicos del caramelo surgen de la combinación de estos compuestos.
Temperaturas según el tipo de azúcar y diferencias con la reacción de Maillard
La temperatura a la que se intensifica la caramelización depende del tipo de azúcar. Harold McGee, autor de «La cocina y los alimentos (On Food and Cooking)», recoge los siguientes valores.
- Fructosa (Fructose). La reacción empieza a unos 105 grados, por lo que es el primer azúcar en adquirir un color marrón.
- Glucosa (Glucose). La reacción se intensifica a unos 150 grados.
- Sacarosa (Sucrose). Es el azúcar de uso habitual y empieza a tomar un color marcado en torno a los 170 grados.
- Maltosa (Maltose). Requiere una temperatura relativamente alta, de unos 180 grados.
La acidez también modifica la velocidad de la reacción. Es más lenta cerca de un pH neutro de 7 y se acelera a medida que el medio se vuelve más ácido o más alcalino. La presencia de impurezas como la melaza, tal como ocurre en el azúcar moreno, facilita la reacción.
La reacción de Maillard (Maillard Reaction), que suele confundirse con la caramelización, también es un tipo de pardeamiento no enzimático, pero requiere que el azúcar entre en contacto con los aminoácidos de las proteínas. La caramelización se distingue porque el azúcar se descompone por efecto del calor sin intervención de aminoácidos. El color marrón que adquiere la carne al asarse se debe principalmente a la reacción de Maillard, mientras que el de un almíbar hecho solo con azúcar fundido se debe a la caramelización.
La caramelización en la cocina y en la industria alimentaria
(1) La caramelización en la cocina
La salsa de caramelo, los caramelos, la crème caramel y la crème brûlée son ejemplos típicos. Si se sofríe la cebolla durante bastante tiempo, su dulzor se intensifica y adquiere un color marrón. Sofreírla bien lleva entre 30 y 45 minutos aproximadamente. Como la cebolla también contiene aminoácidos, durante la cocción se produce asimismo la reacción de Maillard.
(2) El descubrimiento de que el azúcar no se funde
En 2011, el equipo de investigación de la profesora Shelly Schmidt, de la Universidad de Illinois, en Estados Unidos, publicó los resultados de un estudio según el cual el azúcar se descompone y adquiere la apariencia de un líquido en vez de fundirse a una temperatura fija. El equipo llamó a este fenómeno «fusión aparente (Apparent Melting)» y demostró que la caramelización puede ocurrir incluso a temperaturas bajas si el calentamiento se prolonga.
(3) El caramelo como colorante alimentario
En las fábricas de alimentos se calientan azúcares con ácidos, álcalis o sales para producir colorante caramelo. A nivel internacional se distinguen cuatro clases. El caramelo simple de clase 1 se usa principalmente en whisky y productos de repostería, el caramelo de sulfito de clase 2 en té y brandy, el caramelo amónico de clase 3 en cerveza y salsa de soja, y el caramelo de sulfito amónico de clase 4 en bebidas carbonatadas como las de cola.
Aspectos de seguridad de la caramelización
La caramelización es una técnica culinaria antigua que también presenta algunos aspectos que conviene examinar.
(1) Controversia en torno al 4-MEI
En los colorantes caramelo de clase 3 y de clase 4, elaborados con amoníaco, se forma un subproducto llamado 4-metilimidazol (4-Methylimidazole), abreviado 4-MEI. A partir de los resultados de experimentos con animales, el estado de California, en Estados Unidos, incluyó esta sustancia en su lista de carcinógenos en 2011. La Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) también sigue vigilando sus niveles. Sin embargo, no se ha concluido que sea peligrosa para las personas en las cantidades que se consumen habitualmente.
(2) Calentamiento excesivo
Si la caramelización avanza demasiado, se intensifican el sabor amargo y el olor a quemado, y aumenta también la cantidad de sustancias como el 5-hidroximetilfurfural (5-Hydroxymethylfurfural). Por eso, al cocinar se apaga el fuego cuando se alcanza el color deseado, y las empresas alimentarias fijan la temperatura y el tiempo de calentamiento para controlar la calidad.
La caramelización es un proceso químico en el que el calor transforma el azúcar común en un ingrediente con color, aroma y un sabor profundo. Como el resultado depende del tipo de azúcar, la temperatura, la acidez y el tiempo de calentamiento, tanto los cocineros como los científicos de los alimentos controlan esta reacción con cuidado. Comprender cómo funciona permite obtener resultados más sabrosos con el mismo azúcar.
Saber esperar con el fuego a la intensidad adecuada es el primer paso para preparar un caramelo delicioso.
