Hydrolyse ? Caramélisation ? Ce sont des choses bien différentes

Quand on apprend la chimie, on rencontre notamment la réaction d'hydrolyse à côté de la réaction d'estérification, c'est-à-dire de formation d'esters. 

Commençons donc ainsi, en prenant un exemple : si nous mettons de l'éthanol (ce que l'on connaît sous le nom d' "alcool absolu") en présence d'acide acétique (l'acide qui fait l'essentiel de l'acidité du vinaigre), un chauffage conduit à une "réaction" : des atomes d'oxygène et d'hydrogène sont éliminés sous la forme de molécules d'eau (évaporation), tandis que l'on forme un composé de la famille des "esters", en l'occurrence de l'acétate d'éthyle. 

Cet ester est composé d'un "résidu" d'acide et d'un "résidu" d'alcool : le mot "résidu" indique simplement que, dans les molécules de l'ester, on retrouve des atomes enchaînés presque comme dans l'acide, ou presque comme dans l'alcool. 

 Et cet ester peut ensuite être dégradé de mille façons, mais l'une d'entre elle est l'hydrolyse, qui consiste simplement à le chauffer en présence de beaucoup d'eau : les molécules d'eau apportent des atomes d'hydrogène et d'oxygène qui viennent déranger la liaison chimique qui s'était établie entre le résidu d'alcool et le résidu d'acide... et cela forme l'acide acétique et l'alcool éthylique. 

 

Plus généralement maintenant 

Pourquoi ce mot "hydrolyse" ? Dans le mot, il y a hydro, l'eau, et lyse, décomposer. 

Un autre exemple de réaction d'hydrolyse, un peu plus compliqué, mais du même type, se retrouve à propos des triglycérides, ces composés qui constituent les huiles et les autres graisses alimentaires. 

Quand on hydrolyse un triglycéride, en le chauffant dans l'eau dans des conditions appropriées, alors on récupère du glycérol (qui est un alcool) et trois acides gras (qui sont des acides). 

C'est cela, cette réaction qui fut tant étudiée par Michel-Eugène Chevreul quand il chercha la composition des graisses. 

Mais il y a bien d'autres hydrolyses : par exemple, quand on chauffe de l'amidon dans l'eau. Dans l'amidon, on trouve deux sortes de molécules, à savoir des molécules d'amylose et des molécules d'amylopectine. Les premières sont des longues chaînes dont les "anneaux", ou "maillons", sont des résidus de glucose. Les secondes sont analogues, mais ramifiées. 

Et quand on les chauffe, notamment en présence d'acide, alors elles sont hydrolysées, perdant progressivement des "maillons" que sont des molécules de glucose. 

Là encore, il faut que des molécules d'eau apportent des atomes d'hydrogène et d'oxygène, et la réaction de décomposition est une hydrolyse. 

Un autre type d'hydrolyse, l'élimination bêta des pectines. Les pectines sont également de longues chaînes, mais les "maillons" sont différents : ce sont principalement des résidus d'acide galacturonique. Et quand on chauffe les pectines en milieu acide, alors des molécules d'acides galacturoniques se forment, tandis que la chaîne est dégradée... ce qui conduit à l'amollissement des tissus végétaux où se trouvent les pectines (mais c'est là une autre histoire). 

Bref, il y a une foule de réactions d'hydrolyse possibles dans les aliments. 

 

Pour en venir au saccharose 

Le saccharose, tout d'abord ? C'est un composé de la famille des saccharides, et plus exactement c'est un disaccharide, puisque composé d'un résidu de glucose lié chimiquement à un résidu de fructose. 

Il est notamment produit par les plantes, et nous le connaissons bien sur nos tables, puisque le sucre de table, souvent extrait de la betterave ou de la canne à sucre, quand il est blanc, est du saccharose pur à 99 %. 

Chauffé, le saccharose peut se décomposer de nombreuses manières selon les conditions dans lesquelles la décomposition se fait. 

Par exemple, quand il est chauffé dans de l'eau acidifiée, alors il peut être hydrolysé, c'est-à-dire que les deux résidus de glucose et de fructose se séparent et que des atomes l'hydrogène et l'oxygène de l'eau viennent former du glucose et du fructose. 

Je le répète, cela nécessite une activation acide, par exemple. Et j'ajoute que, quand la température est suffisante, l'hydrolyse se fait rapidement, avec une règle approximative, qui est que la vitesse de réaction double tous les 10 degrés : autrement dit, à 110 degrés, l'hydrolyse se fait deux fois plus vite qu'à 100 degrés. 

On notera que cette hydrolyse ne se voit pas : le glucose et le fructose, dans l'eau, forment des solutions incolores et transparentes, tout comme le saccharose. En revanche, la sucrosité de la solution change, le glucose étant bien moins sucré que le saccharose, alors que le fructose l'est environ deux fois et demie plus. 

Pourquoi cette réaction est-elle importante, en cuisine et en pâtisserie ? Parce qu'un sirop de saccharose qui a été partiellement hydrolysé cristallise bien plus difficilement : quand le saccharose est pur, sa cristallisation correspond à l'empilement régulier des molécules, dans les trois directions de l'espace, comme des cubes bien assemblés ; en revanche, la présence de molécules de glucose et de fructose, qui peuvent se lier aux molécules de saccharose, vient déranger la cristallisation, comme si de petits cubes étaient mêlés à des cubes que l'on voudrait empiler. 

Autrement dit, on comprend que, selon les cas, pour former des cristaux ou au contraire pour ne pas en avoir, on a intérêt à connaître la composition d'une solution sur laquelle on agit. 

 

La caramélisation

Certes, il faut chauffer un sirop de saccharose pour en provoquer l'hydrolyse... mais quand on chauffe trop fort, l'énergie des chocs entre molécules vient briser les liaisons entre atomes, en commençant par les liaisons les plus faibles. 

Et c'est ainsi que, quand on a atteint 100 °C, le sirop se concentre, l'eau s'évaporant... mais des réactions invisibles, puis visibles ont lieu : on observe d'abord un léger jaunissement. Puis c'est la caramélisation, bien étudiée par notre collègue Jacques Defaye, à Grenoble : vers 140 °C, les deux résidus de glucose et de fructose se séparent, mais en perdant des atomes d'hydrogène et d'oxygène sous la forme de molécule d'eau, et des résidus de fructose forment d'abord des "dianhydrides de fructose". 

Cette fois, ce n'est donc pas une hydrolyse, puisque ce ne sont pas des molécules d'eau qui s'ajoutent ; on parle plutôt de déshydratation ! Et les molécules de dianhydrides de fructose, très réactives, se lient ensuite à des résidus de glucose, pour former des chaînes... qui font la masse du caramel. 

Simultanément, l'énergie considérable correspondant à la température de 140 degrés dégrade les molécules présentes, et les atomes présents se réarrangement de diverses façons, l'une d'entre elles correspondant à la formation de molécule d' "hydroxyméthylfurfural", qui donne un goût de caramel. 

Mais ce serait une erreur de croire que le caramel n'est qu'un mélange de polymères à base de dianhydrides de fructose et de résidus de glucose, car les dislocation des molécules conduisent à de très nombreuses possibilités, à de très nombreuses espèces moléculaires. 

D'ailleurs, il faut ajouter que les études à ces températures sont difficiles, parce la forte agitation des molécules conduit à des réarrangements d'atomes variés : le caramel est un fouillis molécule de toutes sortes. 

Ainsi, la caramélisation n'est pas une seule réaction, mais un ensemble de réactions complexes, qui engendre brunissement, changement de saveur, d'odeur... Et, en tout cas, on voit que ces réactions n'ont guère de rapport avec l'hydrolyse qui, elle, se fait à température bien inférieure, dans l'eau, laquelle on s'en souvient, intervient dans la réaction.

Disons des choses simples pour ceux qui n'ont pas appris la chimie, ou qui l'on oubliée

Les "réactions" ? 

Aujourd'hui, on m'interroge sur ce qu'est une "réaction chimique", et je vais essayer de répondre simplement, sans trop insister qu'une réaction est une réaction est "chimique" quand elle est étudiée par la chimie, que c'est un réarrangement d'atomes. 

Le plus simple, c'est peut-être de partir du sucre, le sucre de table, qui se présente souvent sous la forme de petits cristaux blancs. 

Ces cristaux sont des empilements réguliers, dans les trois directions de l'espace, comme un jeu de cubes bien assemblés, d'objets que l'on nomme des molécules de saccharose. 

Ces molécules sont toutes constituées de la même façon, avec des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, mais nous n'avons pas besoin pour l'instant d'entrer plus en détail dans cette construction. Qu'il nous suffise de dire que les molécules de saccharose sont empilées régulièrement. 

Quand on chauffe du sucre, on le voit fondre d'abord, c'est-à-dire former un liquide, mais bientôt, il brunit, et une odeur de caramel apparaît. Cette caramélisation correspond non pas une seule réaction, mais à beaucoup, ce qui signifie que les molécule de saccharose sont modifiées par la chaleur de diverses façons. 

Par exemple, certaines sont divisées en deux moitiés ; d'autres perdent des petits morceaux, etc. Surtout, on voit que les assemblages d'atomes (les molécules) que l'on récupère finalement ne sont pas les molécules que l'on avait initialement. 

De la chimie, pas de la physique

Cette modification des molécules est bien différente de la transformation que l'on aurait quand on chauffe un glaçon. 

Un glaçon est un solide, fait par un empilement régulier de molécules d'eau ; quand on le chauffe, le glaçon fond, ce qui signifie que les molécules d'eau se séparent... mais elles ne se modifient pas ! 

La meilleure preuve, c'est que, quand on refroidit l'eau liquide, elle ressemble de la glace. Il y avait les mêmes molécules avant et après : dans ce cas-là, il n'y a pas de réaction "chimique". 

En cuisine

En cuisine, il y a des réactions nombreuses, qui font des couleurs, des saveurs, des odeurs nouvelles. Que l'on pense au brunissement d'un steak, à la caramélisation déjà évoquée, au brunissement de haricots verts... Chaque fois qu'il y a l'emploi de la chaleur sur des composés un peu délicats, on est presque sûr qu'il y a eu des réactions qui ont modifié les molécules présentes.

A propos de coloration en cuisine

Voici que s'achève notre séminaire de gastronomie moléculaire de novembre 2025. Nous avons exploré deux questions : la coloration d'une viande cuite dans un sirop, d'une part, et, d'autre part la coloration des pommes dauphine auxquelles on aurait ajouté un peu de sucre.


Pour la première expérience, il s'agissait donc de cuire un blanc de volaille, clair, dans un sirop, initialement clair également. Ce que je voulais montrer, c'est que la viande brunit avant que le sirop ne brunisse aussi, à une température légèrement supérieure à 140 degrés.
C'était une démonstration de ce que le brunissement de la viande n'est pas une "caramélisation" puisqu'il n'a pas lieu à la même température.

D'autre part, pour les pommes dauphines, qui sont faites de purée de pommes de terre mêlée à de la pâte royale (ce que certains nomment fautivement de la pâte à choux), il y a donc une différence de coloration selon que l'on met ou non du sucre dans la préparation.
Cela est apparu clairement quand nous avons cuit deux petites masses, l'une de préparation pour pomme dauphine non sucrée, et l'autre sucré à raison de 10 ou 20 g de sucre pour 100 g de pâte.

Mais les pommes dauphines ne se limitent pas à ce mélange de pâte royale et le purée de pommes de terre. La préparation est panée à l'anglaise, ce qui signifie qu'elle est trempée alternativement dans de l'œuf battu et dans de la farine.
Et là, la pâte est couverte par la panure et, quand on cuit les deux préparations panées l'une sucrée et l'autre pas, alors la différence de couleur est bien moins bien moins importante que dans la première expérience, sans panure.

Ce que nous avons vu aussi, c'est que la cuisson est longue, plus de 5 ou 6 minutes à 180 degrés pour obtenir un bon contraste entre l'extérieur croustillant et l'intérieur très tendre.

Mais surtout, nous avons observé que les préparations n'ont pas soufflé, contrairement à ce qui est souvent supposé, notamment parce que nous nous fondons sur des pommes des dauphines industrielles, pour lesquelles l'œuf n'est pas simplement de l'œuf battu, mais de l'œuf foisonné, par exemple avec du blanc d'œuf battu en neige. C'est évidemment un moyen pour l'industrie de vendre plus de volume avec moins de matière.

Cela étant, nos pommes dauphines ont été très intéressantes, qu'elle soient ou non sucrées. Dans ce deuxième cas, elles s'apparentaient à de petits beignets.

J'ajoute que, comme pour chaque séminaire, je vais maintenant préparer un compte rendu détaillé, avec les indications techniques, les pesées, les durées, et cetera, mais aussi des interprétations techniques, scientifiques, historiques, terminologiques, et cetera.
Tout ce qui sera écrit là sera référencé, et, d'autre part, le projet de compte-rendu sera envoyé  aux participants avant diffusion, et c'est le compte rendu corrigé, validé, qui sera finalement mis en ligne.

Le brunissement des aliments ? Cessons de parler de Maillard

 Le brunissement des aliments ? Ne soyons pas simpliste. 

Il y a une expérience à faire absolument pour ceux qui veulent parler de brunissement des aliments, qui veulent l'explorer, le comprendre : il s'agit de mettre dans une poêle chauffée un peu de fécule, un peu de farine, un peu de sucre, un peu de gélatine. On fait des petits tas distincts et l'on voit alors, dans l'ordre,  le sucre fondre et brunir très rapidement, la gélatine brunir aussi, un peu moins vite, puis c'est le tour de la farine,  tandis que l'amidon reste parfaitement blanc. 

Pour compléter l'expérience, il faut  faire un mélange d'un sucre réducteur et d'un acide aminé, par exemple du glucose et de la glycine, et l'on observerait également un brunissement très rapide. 

Pour le sucre, la réaction est nommée caramélisation. 

Pour les protéines, le brunissement résulte de réactions  de pyrolyse. 

Pour le mélange de glucose et de glycine, par exemple la réaction est nommée "amino carbonyle". 

Dans un aliment, ces trois réactions, ainsi que  d'autres (oxydation, etc.), contribuent au brunissement et la question à laquelle la chimie ne sait pas répondre aujourd'hui est de savoir dans quelle proportions ces diverses réactions ont lieu. 

En tout cas, il serait simpliste et faux de parler de réaction de Maillard parce que d'une part, un travail historique approfondi que j'ai fait a démontrer que Maillard n'est pas le découvreur des réactions amino-carbonyle, de sorte que ces réactions ne doivent pas être nommées d'après Maillard ; et, d'autre part, les réactions amino-carbonyle ne   se confondent pas avec les réactions de pyrolyse ou de caramélisation. 

C'est faire preuve d'une très grande insuffisance en chimie que de tout mélanger si l'on veut être juste, on parlera de réactions - au pluriel-  qui contribuent au brunissement de l'aliment .

A propos de caramel

1. Je retrouve un message ancien, à propos de caramel :

Par exemple, je rate bien souvent mes caramels... ce qui est frustrant c’est qu’il n’y a pas de technique précis et bien que le caramel à sec semble facile en vidéo, en pratique c’est tout de même bien difficile de contrôler le processus et arrêter le caramel au bon moment…
Par contre, quand on réussit un caramel à sec, c’est vraiment satisfaisant - la fonte du sucre en poudre en sirop caramélisé est une très belle transformation…
De conception, l’idée de laisser «brûler» une poudre sèche sans y toucher afin qu’il fond est relativement frustrant comme on se sent très exposé au désastre du caramel brulé et l’envie de repartir la chaleur en remuant est bien présent… mais proscrit par les pro's !
Peut-être que le sucre blanc en poudre est bien plus facile à utiliser que le sucre de canne blond que je préfère utiliser. En tout cas, la qualité et le type de sucre varie et la granulométrie également. Certains conseillent du sucre glace supposé «plus pure». Pour des grandes quantités du sucre il faut aussi procéder par ajout successifs ce qui ne facilite pas la tâche pour un amateur, et - c’est long...
Vous avez mentionné dans un article* comment l’ajout d’eau pourrait être un avantage et que l’eau s’évapore lors de la cuisson laissant en théorie un caramel possiblement aussi pur qu’un «caramel à sec».
Est-ce qu’un caramel «mouillé à l’eau» serait aussi «pur» qu’un "caramel à sec", et/ou comment controler la caramélisation précisement sans bruler le sucre ?
Il serait bien de comprendre comment mieux maitriser la caramelisation avec une méthode simple et quantifiable*. Quel quantité d’eau pour quelle quantité de sucre, la bonne température de la cuisson, quelle taille de récipient pour quelle quantité de sucre, les differences entre sucre raffiné, de canne, sucre roux et sucre glace...
Un aspect de la caramélisation du sucre qui m’intéresse particulièrement est le caramel mou type «bonbon" que j’aime par sa consistance et qui serait intéressant à réaliser avec moins de sucre tout en gardant la consistance du bonbon mou/semi-rigide - ce qui passerait par l’ajout de matière non sucré tout en réussissant de «figer» le caramel. En effet, un caramel en crème (type caramel mou + chantilly) à un gout moins envahissant qu’un caramel mou mais plus intéressant à mon avis comme le goût sucré du caramel est un peu atténué… En diluant un caramel, on dirais que le parfum caramel survit mieux que le goût du sucré. Une plus grande proportion de crème ou autre ajout non sucré semble difficile de reproduire en forme de «bonbon» caramel… sauf bien sûr si la cuisine moléculaire saurait y répondre.


2.  Une réponse générale

Soyons simple : rien de plus facile à produire que du caramel : on prend une casserole, on y met quelques cuillerées à soupe d'eau et l'on ajoute du sucre en poudre, puis on chauffe.
On voit d'abord s'élever une fumée blanche au-dessus de la casserole, c'est-à-dire de l'eau qui s'évapore, tandis que le sucre se dissout. On observe une ébullition, puis on voit l'apparence des bulles changer, avec l'augmentation de la viscosité du sirop, au fur et à mesure de l'évaporation de l'eau. Si l'on avait mis un thermomètre, on aurait vu la température augmenter, à plus de 100 degrés.
Au début, ce changement de viscosité se fait sans changement de couleur, mais, vers 140 degrés, le blanc jaunit, avant de brunir : une odeur de caramel apparaît, et, ensuite, les changements peuvent être rapides.
C'est à ce moment que du caramel est formé. Si on le verse sur un marbre, on obtient une masse vitrifiée, dure, brune. Mais si l'on cuit avec de la crème, par exemple, on peut faire du caramel mou, auquel on peut ajouter du beurre, du sel, etc.
A noter que l'on aurait pu commencer la cuisson sans eau : le sucre en contient un peu, mais il aurait été prudent de chauffer lentement.

Du point de vue chimique, la production du caramel d'une réaction très énergétique, que l'on peut comparer à l'action de l'acide fluorhydrique, l'un des acides les plus puissants connus. Et effectivement, une température de 140 degrés est considérée comme très élevée (excessive ?) pour les chimistes qui prennent bien soin d'utiliser des températures bien plus basses, pour les réactions qu'ils effectuent.
A cett température,  les molécules "organiques", celles des animaux ou des plantes, et, plus généralement, toutes les molécules composés  d'atomes de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, sont déstructurées par la chaleur. Il y a des groupes d'atomes (donc des molécules) qui se détachent des molécules chauffées, tel l'hydroxyméthylfurfural, qui précisément contribue au goût du caramel.
Mais il y a bien d'autres composés qui se forme, ce que l'on peut comprendre quand on sait que le sucre de table, le saccharose, est composé de deux moitiés que l'on nomme des résidus de glucose et de fructose : ces deux moitiés sont séparées par la cuisson du caramel,  et elles réagissent ensuite.
Par exemple les résidus fructose qui sont détachés se réapparient, formant des composés réactifs nommés dianhydrides de fructose, lesquels s'associent ensuite à des résidus de glucose, ce qui forme des molécules qui sont la masse solide  du caramel.

Et dans le caramel formé, il n'y a plus de saccharose, mais des produits de réaction : un mélange complexe, parce que le procédé culinaire est bien incapable de ne former qu'une seule sorte de produits.
D'ailleurs, on peut obtenir des caramels différents selon les ingrédients que l'on ajoute au sucre, tels des  acides, avec du vinaigre ou du jus de citron, des bases telle du bicarbonate.
Et c'est ainsi que l'industrie du caramel fait des caramels variés... qui sont considérés d'ailleurs comme des additifs avec le code 150, mais avec une lettre qui stipule  la façon dont les caramels sont produits.


3. Et quelques commentaires

En italiques, les phrases de mon correspondant, et en romain mes réponses. 

Par exemple, je rate bien souvent mes caramels... ce qui est frustrant c’est qu’il n’y a pas de technique précis et bien que le caramel à sec semble facile en vidéo, en pratique c’est tout de même bien difficile de contrôler le processus et arrêter le caramel au bon moment…

Je ne comprends pas comment c'est possible. A moins que chauffer trop fort, à sec ? Alors la masse de sucre caramélise trop d'un côté, pendant que le reste est intact ? Allons-y doucement, ou bien, comme j'ai expliqué, commençons avec un peu d'eau.

Par contre, quand on réussit un caramel à sec, c’est vraiment satisfaisant - la fonte du sucre en poudre en sirop caramélisé est une très belle transformation…

Et pourquoi cela serait-il satisfaisant... alors que j'ai jamais raté un caramel. Allons, un peu de soin, de patience, un feu pas trop fort, un peu d'attention.

De conception, l’idée de laisser «brûler» une poudre sèche sans y toucher afin qu’il fond est relativement frustrant comme on se sent très exposé au désastre du caramel brulé et l’envie de repartir la chaleur en remuant est bien présent… mais proscrit par les pro's !

Décidément, je ne comprends pas bien. Et pourquoi suivre les avis des professionnels s'ils sont mauvais ?

Peut-être que le sucre blanc en poudre est bien plus facile à utiliser que le sucre de canne blond que je préfère utiliser. En tout cas, la qualité et le type de sucre varie et la granulométrie également. Certains conseillent du sucre glace supposé «plus pure».

 Non, le sucre glace n'est pas plus pur que le sucre semoule ou cristal... au contraire ! Car pour empêcher qu'il ne fasse des "mottes", on lui ajoute des "antimottants", à savoir de la silice ou de l'amidon.
Oui, les impuretés qui font le sucre roux changent la caramélisation, en apportant des composés de natures variées.

Pour des grandes quantités du sucre il faut aussi procéder par ajout successifs ce qui ne facilite pas la tâche pour un amateur, et - c’est long...

Avec un peu d'eau, peu importe qu'il y ait peu ou beaucoup de sucre !


Vous avez mentionné dans un article comment l’ajout d’eau pourrait être un avantage et que l’eau s’évapore lors de la cuisson laissant en théorie un caramel possiblement aussi pur qu’un «caramel à sec».
Est-ce qu’un caramel «mouillé à l’eau» serait aussi «pur» qu’un "caramel à sec", et/ou comment controler la caramélisation précisement sans bruler le sucre ?

Et pourquoi l'eau serait-elle néfaste ? L'eau s'évapore, après avoir servi à fondre le sucre.

Il serait bien de comprendre comment mieux maitriser la caramelisation avec une méthode simple et quantifiable. Quel quantité d’eau pour quelle quantité de sucre, la bonne température de la cuisson, quelle taille de récipient pour quelle quantité de sucre, les differences entre sucre raffiné, de canne, sucre roux et sucre glace...

Quelle quantité d'eau ? Une ou deux cuillerées suffisent  : il suffit de les apporter au début afin que le sirop se forme. Et, ensuite, l'eau s'évapore.
Quantifier ? Ne faisons pas des choses compliquées : c'est si simple !

Un aspect de la caramélisation du sucre qui m’intéresse particulièrement est le caramel mou type «bonbon" que j’aime par sa consistance et qui serait intéressant à réaliser avec moins de sucre tout en gardant la consistance du bonbon mou/semi-rigide - ce qui passerait par l’ajout de matière non sucré tout en réussissant de «figer» le caramel. En effet, un caramel en crème (type caramel mou + chantilly) à un gout moins envahissant qu’un caramel mou mais plus intéressant à mon avis comme le goût sucré du caramel est un peu atténué… En diluant un caramel, on dirais que le parfum caramel survit mieux que le goût du sucré. Une plus grande proportion de crème ou autre ajout non sucré semble difficile de reproduire en forme de «bonbon» caramel… sauf bien sûr si la cuisine moléculaire saurait y répondre.

La question n'est pas celle du sucre, mais du caramel : dans du caramel bien fait, il n'y a plus de sucre, mais du caramel. Et pour avoir quelque chose de plus mou, il faut plus de matière grasse ou plus d'eau dans le produit final.

A propos d'oignons qui brunissent

À propos d'oignons qui brunissent, je vois évoquée une "caramélisation", ce matin. D'autres fois, je vois évoquées des "réactions de Maillard"... par des personnes qui ne savent pas ce que cela signifie.

Finalement, pourquoi les oignons brunissent-ils ? que peut-on en dire ? 

Je donne déjà la réponse  : il suffit de parler de brunissement, car c'est la seule façon vraiment juste de le faire, même si elle est d'une simplicité qui prévient la prétention d'utiliser des mots de plus de trois syllabes pour paraître savant.

Partons des faits : nous mettons des oignons dans un récipient et nous chauffons. C'est un fait qu'il brunissent, et c'est également un fait (que j'avais vérifié il y a plus de 20 ans) que l'ajout de sel peut changer considérablement la vitesse de brunissement et peut-être le brunissement lui-même. Mais oublions ce détail du sel pour l'instant, et posons la question : pourquoi ce brunissement ?

Commençons simplement en observant que  les oignons contiennent des composés variés et que, manifestement, des transformations moléculaires engendrent  des composés nouveaux, qui donnent la couleur brune.
Quels sont les composés initiaux ? Comme tous les tissus végétaux, les oignons sont faits majoritairement d'eau, puis de polysaccharides (pensons à la cellulose, chimiquement inerte, aux pectines et aux autres composés de la même famille), mais aussi de ces "petits"  sucres que sont le glucose, le fructose ou le saccharose (ce dernier étant le sucre de table),  des acides aminés, et mille autres composés.

Quand on chauffe, ces composés réagissent, par les mêmes réactions que celles que des chimistes pourraient faire dans des éprouvettes.

Par exemple,  les sucres peuvent caraméliser... mais on  gagnera à  se souvenir de la température de 140 degrés,  à partir de laquelle le brunissement commence de façon manifeste. Or, tant qu'il y a de l'eau dans les oignons, la température est limitée à 100 degrés,  et la caramélisation ne peut pas avoir lieu. En revanche, en surface, là où l'eau est évaporée, alors le brunissement par caramélisation peut se produire... mais je dis bien "peut" se produire, car personne ne l'a encore montré correctement.
Avec des acides aminés et des sucres, un brunissement d'une autre sorte peut résulter de réactions... mais pas par des réactions de Maillard, car les réactions de Maillard ne sont pas entre sucres et acides aminés, mais plutôt entre sucres et protéines. Si le brunissement découlait de réactions entre les sucres et les acides aminés, ce seraient des "réactions de  Fischer", et non des réactions de Maillard. Certes, dans les deux cas, les températures nécessaires sont plus basses que celles de la caramélisation, de sorte qu'elles pourraient expliquer le brunissement des oignons... mais il reste quand même à établir qu'elles ont lieu lors de la cuisson des oignons !  
Surtout, il peut y avoir également bien d'autres réactions, et j'en prends pour preuve le fait que des protéines chauffées à sec brunissent très vite,  je vous invite à mettre au four de la  farine (avec amidon et protéines), de la fécule (avec seulement de l'amidon), des protéines, du sucre. Chauffez, par exemple, à 200 degrés, et vous verrez rapidement les protéines brunir, puis les sucres. Le brunissement des protéines seules ? Il a lieu, donc, mais je ne sais pas par quelles réactions.

Pour en revenir aux oignons, on doit donc conclure que le brunissement résulte probablement de plusieurs réactions simultanées et j'insiste pour dire que je n'en ai cité jusque ici que quelques-unes d'envisageables... car il y en a bien d'autres  : des thermolyses, des pyrolyses, des oxydations, des déshydratations intramoléculaires des hexoses...
Finalement, laquelle de ces réactions est prépondérante ? Personne n'en sais rien, de sorte qu'il est totalement abusif de parler de "réactions de Maillard", ou même de "réactions de Fischer" ou encore de réactions de caramélisation.
A ce jour, la seule position intellectuellement soutenable est de parler ... de brunissement.

Ah, j'oubliais l'affaire du sel : non seulement j'ignore pourquoi cet effet, mais je ne connais pas de publication scientifique qui en ait établi le mécanisme. C'est un message optimiste que j'adresse aux jeunes scientifiques : ne croyez pas que le vieux aient déjà tout découvert, au contraire ! Tout reste à faire, pour comprendre les mécanismes des phénomènes qui surviennent lors des transformations culinaires.

« Maillard » ? « Caramélisations » ? Ce serait si simple de « brunir »

Je suis un peu fautif d'avoir fait connaître à la communauté culinaire les réactions de Maillard : aujourd'hui, des personnes qui ne sont pas chimistes, quand elles ne me connaissent pas, vont jusqu'à… m'expliquer ce (qu'elles croient) que c'est ! Et les explications qu'elles donnent sont fausses.

Les réactions de Maillard ne se feraient qu'à chaud ? Faux.

Les réactions de Maillard auraient lieu à partir de 145 °C ? Faux… et je ne sais même pas d'où sort de 145 °C que les sites internet répètent.

Les réactions de Maillard s'apparenteraient à la caramélisation ? Faux.

Les réactions de Maillard seraient entre les acides aminés et les sucres ? Faux.

Et j'en passe, parce que l'on trouve de tout sur Internet.

Disons maintenant des choses justes.

Quand on chauffe certains aliments, ils brunissent. Évidemment ce brunissement résulte de réactions chimiques. Lesquelles ? Celles qui font intervenir les composés présents dans les viandes, à savoir principalement les protéines, des « sucres », les graisses, l'acide lactique… et de nombreux composés mineurs. Quelles réactions ces composés subissent-ils?

Observons que les protéines isolées peuvent brunir, quand elles sont chauffées : on observe un tel effet quand on chauffe de la gélatine (une protéine) à sec, par exemple, et le brunissement résulte alors de plusieurs réactions simultanées, de sorte que l'on aurait raison de désigner ce brunissement par le mot « pyrolyse ».

D'autre part, les sucres, également, peuvent brunir. Par quelles réactions ? La caramélisation étant le brunissement spécifique du sucre de table, ou saccharose, il n'est pas judicieux de nommer de même la transformation d'autres sucres chimiquement différents. Là encore, pyrolyse s'impose, plutôt que caramélisation. D'ailleurs, la matière formée n'est pas le caramel, qui est un mélange complexe, mais ce que j'ai proposé de nommer un « péligot ».

Les lipides, aussi, peuvent réagir, à chaud. Les réactions peuvent être des oxydations, par exemple.

Voilà pour les principales réactions des composés isolés, mais il peut bien évidemment exister des réactions entre des composés différents. Et c'est ainsi que l'on trouve, parmi bien d'autres, les réactions découvertes par le chimiste français Louis-Camille Maillard : ces réactions sont celles qui font intervenir les protéines et des sucres particuliers (les « sucres réducteurs »), tel le glucose, qui se trouve dans le sang, donc dans les viandes, et aussi dans les légumes (avec le fructose et le saccharose, principalement).

Les réactions de Maillard n'ont rien à voir avec une caramélisation, puisqu'elles font intervenir protéines et sucres (réducteurs), alors que des sucres seuls suffisent pour les caramélisation. Elles sont lieu à n'importe qu'elle température, et notamment à 37 degrés (hélas) : elles sont ainsi responsables de l'opacification du cristallin des personnes souffrant de diabète. Evidemment, elles sont plus actives quand la température augmente, mais c'est le lot de toutes les réactions.

D'ailleurs, à ce propos, il est bon de signaler que les réactions ne sont pas toujours visibles à des changements de couleur. Par exemple, quand on cuit des spaghettis (qui contiennent des sucres « complexes », à savoir les amyloses et les amylopectines, sous la forme de grains d'amidon), ces composés sont « hydrolysés », libérant du glucose. On ne voit rien, sauf si l'on utilise des réactifs colorés, par exemple.

Finalement, après ce petit tour d'horizon, que retenir ? Qu'un aliment qui est chauffé et qui brunit… brunit. Oublions les réactions de Maillard, à moins de bien savoir ce qu'elles sont et ce qu'elles ne sont pas. On observera d'ailleurs que le changement de référentiel du CAP hôtellerie restauration avait entériné cette proposition : on distingue maintenant des cuissons avec brunissement et des cuissons sans brunissement. C'est tout simple, non ?

A propos du caramel

Des questions, ce matin :





1. La réaction de caramélisation est-elle propre aux sucres comme le saccharose ?  

Oui, parce que le saccharose est une molécule très particulière, et que la réaction de caramélisation correspond 
- à une déshydratation intramoléculaire, avec formation d'une forme spirolactone
- à la réaction des spirolactones avec des glucose libérés dans la masse
- à la formation de petits composés odorants, tel le 5-hydroxyméthylfurfural

Rien de tout cela ne pourrait se faire avec du lactose, du glucose, du fructose, etc.


Ou peut-elle se produire avec des édulcorants comme l'aspartame par exemple?

L'aspartame est un dipeptide, pas constitué du tout comme les sucres. Il ne peut donc subir aucune de ces transformations, lors d'un chauffage.