A propos de sucre, de sirop, de caramel, de sorbets

 

Une question difficile ! Aujourd'hui, une question difficile, parce qu'elle porte sur une des réactions complexes de la science des aliments : la caramélisation, à ne pas confondre avec les réactions fautivement nommées "de Maillard", ni avec bien d'autres qui font apparaître des couleurs brunes dans les aliments. 

Mais j'anticipe, et voici la question: 

"Je me permets de vous soumettre une question qui m'intrigue depuis longtemps : avant d'attendre le stade de caramel, le sucre (saccharose) subit-il des transformations physiques ou chimiques lors de sa cuisson avec de l'eau ?

Plus précisément, lorsqu'on réalise un sorbet, par exemple, les recettes préconisent généralement de faire un sirop avec l'eau et le sucre, puis d'ajouter celui-ci au jus des fruits avant de sangler le mélange. Quel est l'intérêt de cette méthode ? N'obtiendrais-je pas le même résultat en dissolvant directement le sucre dans le jus de fruits ? Le sorbet n'en serait-il pas meilleur, dans la mesure où j'aurais évité la dilution par un apport d'eau supplémentaire ?

J'ai commencé à me poser cette angoissante question lorsque j'ai découvert, dans je ne sais quel grimoire, le verbe "décuire", qui me semble impliquer la réversibilité de la cuisson du sucre - contrairement à toutes les autres cuissons que je connais...Si vous aviez l'amabilité d'éclairer ma lanterne, je vous en serais fort reconnaissant !"

Des réactions avant la caramélisation ? Oui.

Commençons par le commencement. On part de sucre de table et d'un peu d'eau, et l'on chauffe. D'abord, le sucre se dissout, puis on atteint l'ébullition : des bulles apparaissent, partant du fond de la casserole, montant dans le sirop et venant éclater en surface (en projetant de microscopiques gouttelettes qui salissent autour de la casserole ;-)). Bien sur, il y a de la fumée, qui résulte de l'évaporation de l'eau, puis de la recondensation en gouttelettes dans l'air froid qui surmonte la casserole. Puis on voir la taille et l'aspect des bulles changer : si l'on mesurait la température, on verrait que, plus le sirop se concentre, plus sa température augmente, passant de 100 °C à 110, 120... Puis, quand on atteint 140 °C environ, une couleur apparaît, d'abord jaune, puis blonde, puis brune (à ce stade, il y a une belle odeur de caramel), et enfin une odeur âcre envahit la cuisine. Certainement, quand la couleur change, des réactions ont lieu, mais oui, il y a aussi des réactions quand une odeur apparaît... et même avant, surtout quand le sirop a été additionné de composés acides ou basiques : la molécule de saccharose se dissocie (on dit "hydrolyse") en glucose et en fructose, ce qui n'est pas anodin, car ces composés sont des "anticristallisants", qui évitent que le sirop, s'il était coulé sur un marbre froid, ne cristallise. Bref, des transformations physiques, il y en a : le fait que les cristaux de sucre, formés d'empilements réguliers de molécules de saccharose, se dissocient, parce que les molécules d'eau, rapides (c'est cela, la "chaleur"), viennent heurter les empilements réguliers, ce qui libère les molécules de saccharose individuelles, lesquelles partent flotter dans l'eau. 

Mais mon correspondant est en réalité plus intéressé par la chimie que par la physique, et oui, les molécules de saccharose sont dégradées, au moins, d'abord, en glucose et en fructose. Quand la température augmente un peu, la dégradation est plus poussée, et l'odeur de "cuit" que l'on sent est alors due à une foule de composés formés par le réarrangement des atomes de glucose, de fructose et de saccharose. Notamment se forme du 5-hydroxyméthylfurfural, qui s'échappe avec la vapeur. Et se forment aussi des "dianhydrides de fructose" qui, eux, ne s'échappent pas, restent dans la casserole, et réagissent avec des molécules de glucose pour former des polymères qui, au refroidissement, contribueront à la masse du caramel. Mais à ce stade, il y a mille molécules, parce que l'on oublie de dire que la caramélisation est une réaction telle que les chimistes hésiteraient à les faire, tant elle est énergique. Les dégradations sont dans tous les sens ! 

A propos de sorbet, maintenant

 Ici, la question est donc de faire un sorbet, et notre ami nous dit que certaines recettes préconisent de faire un sirop avec l'eau et le sucre, puis d'ajouter celui-ci au jus des fruits avant de sangler le mélange. Obtiendrait-on le même résultat en dissolvant directement le sucre dans le jus de fruits ? Certes, on peut mettre le sucre dans le jus de fruit, mais il faudrait alors chauffer le jus de fruit... et celui-ci prendrait un goût de cuit. Par exemple, il y a une étonnante différence avec les granny-smith, les poires, l'ananas, la fraises... et personnellement (mais c'est un goût personnel), j'aime bien avoir le goût du fruit non cuit, dans certains sorbets, et le goût du fruit cuit dans d'autres. 

Autrement dit, c'est une affaire de goût : si l'on veut le goût des fruits frais, la confection d'un sirop concentré que l'on ajoute au fruits que l'on broie est une bonne solution, mais si l'on préfère un goût cuit, alors oui, on peut ajouter le sucre au jus de fruits et chauffer. 

Décuire

 Enfin, vient la question de la "décuisson", qui n'est pas une véritable décuisson, en ce sens que ce n'est pas en ajoutant de l'eau et en chauffant un mélange de glucose et de fructose que l'on refera du saccharose ! Et la fameuse "décuisson" des sirops n'ira certainement pas transformer un caramel en sucre (contrairement à la décuisson des oeufs, que j'avais proposée dès 1987 !). Bref, le mot "décuisson" signifie seulement que l'on récupère un liquide, une "solution", au lieu d'avoir une masse solide. 

Et plus

 J'y pense : pour aider mes amis, je viens de publier dans l'Encyclopédie< de l'Académie d'agriculture de France un texte sur les "sucres" : quelle est la différence entre un sucre, un glucide, un saccharide, un ose... N'hésitez pas : c'est en ligne !

Qu'est-ce qui est bon ?

 

Qu'est-ce qui est bon ? Il y a plusieurs années, l'invention que j'avais faite des "bonbons ultimes", mélange exclusif de graisse et de sucre (tant pour tant), était une sorte de pied de nez à la diététique. De petits cubes d'une telle matière, donnés à goûter sans indication de leur nature, sont toujours appréciées, alors que du point de vue diététique, ils sont presque ce que l'on peut produire de pire. Bien sûr on pourrait rajouter du sel ou de l'éthanol, mais quand même, déjà, c'est très mauvais pour la santé quand c'est en dose excessive.
Mais, plus généralement, moi qui cuisine tous les soirs pour ma famille, j'ai bien du mal à faire quelque chose de bon sans y mettre du sucre ou du gras. Même les meilleurs radis, les meilleures asperges, nécessitent l'un ou l'autre de ses corps, et moi qui cherche à réduire le beurre, la crème, l'huile d'olive, l'huile de noix, le glucose, le sucre de table, et cetera, j'ai bien du mal à faire quelque chose de bon sans que ces produits ne soient présent.
Bien sûr, je sais faire cuire des oignons ou des carottes afin de concentrer un bouillon, mais je sais aussi, puisque c'est l'analyse qui me le montre, que je charge ainsi ces solutions de sucre, puisque les végétaux contiennent du D-glucose, du D-fructose et du saccharose.
Bien sûr je peux manger de la viande sans ajouter de matière grasse mais je n'oublie pas que la plus maigre des viandes est plus grave que le plus grand des poissons.

Bref, j'ai bien du mal à faire quelque chose de bon sans graisse ni sucre et il y a là la question que se pose d'ailleurs l'industrie alimentaire quand elle a voulu faire de l'alléger : on peut toujours introduire de l'eau ou de l'air, on peut toujours donner du goût avec des aromatisants mais cela sera-t-il bon ? L'expérience a montré la difficulté de l'exercice.

Encore une question de "sucres"

Dans les questions que je reçois, il y a celles qui concernent les "sucres". Quelle différence entre le glucose, le fructose, le saccharose, par exemple ?

Commençons par dire que le mot "sucre" est un mot chimique qui désigne les "monosaccharides" et les "oligosaccharides", des composés dont les molécules contiennent quelques atomes de carbone liés à de nombreux groupes "hydroxyle", avec un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène (on note cela -OH).

Dans le glucose, ou plus exactement le D-glucoe, qui se présente habituellement sous la forme d'une poudre blanche (en solution, cela fait un "sirop", mais attention à ne pas confondre avec les sirops qui contiennent à la fois D-glucose et D-frucsos), les molécules ont six atomes de carbone, et autant de groupes hydroxyles.

Historiquement, comme on avait identifié autant d'atomes d'oxygène que d'atomes de carbone, et le double d'atomes d'hydrogène, on avait cru que le carbone était "hydraté"... d'où le nom fautif qui avait été donné "hydrate de carbone" : oublions ce nom, sans quoi nous replongeons dans le passé périmé de la chimie !

Le goût du D-glucose ? Un peu doux, beaucoup de longueur en bouche !

Pour le D-fructose, mêmes nombres d'atomes de carbone, oxygène et hydrogène, mais organisés différemment. Et la saveur est deux fois et demie plus sucrée que celle du saccharose (le sucre de table).

Le saccharose, enfin, est le composé qui fait l'essentiel du sucre de table blanc (plus de 99 pour cent). La molécule résulte de la réaction de D-glucose et de D-fructose : des atomes sont perdus, de sorte que, dans la molécule de saccharose, il n'y a pas de glucose et de fructose, mais un résidu de glucose lié à un résidu de fructose.

Et il faut ajouter que la molécule de saccharose est la même, qu'elle soit extraite de la betterave, de la canne à sucre, d'un oignon, d'une carotte, etc.
D-glucose, D-fructose et saccharose sont des "saccharides", famille dont le membre le plus simple est le glycérol, avec trois atomes de carbone (et autant de groupes hydroxyle), le composé qui fait la "glycérine".

Mais il y a de nombreux saccharides.

Parmi les sucres : arabinose, galactose, ribose, acide galacturonique, etc.

Parmi les "polysaccharides", les amylose, amylopectines des amidons, la chitine des champignons ou carapaces de crustacés, les pectines des parois végétales de tous les végétaux, la cellulose, qui est le polymère le plus abondant sur la terre.

Sucres, oses, saccharides...

 
Il y a des termes aussi mal utilisés qu'ils sont communément employés. Et il en va ainsi des "sucres" et de leurs cousins.
Heureusement il y a cette entreprise merveilleuse, même si elle reste imparfaite, de l'Union internationale de chimie pure et appliquée, et, plus particulièrement, de son "Gold Book", qui donne des définitions internationalement acceptées (https://goldbook.iupac.org/).  

Commençons par "sucre" : c'est un terme un peu imprécis, mais que l'on utilise souvent pour désigner les "monosaccharides" et les petits "oligosaccharides" (PAC, 1995, 67, 1307).
Les  monosaccharides? Ce sont des aldoses, des cétoses et nombre de leurs dérivés par oxydation, désoxygénation, substitutions, alkylation et acylation de groupes hydroxyles, branchements.
Les aldoses ? Des polyhydroxyaldehydes H[CH(OH)]nC(=O)H, avec n ≥ 2) et leur hémiacétal intramoléculaire. Les cétoses : des sucres cétoniques, c'est-à-dire des polyhydroxycétones H–[CHOH]n–C(=O)[CHOH]m–H et leurs hémiacétals intramoléculaires, le groupe oxo (C=O) étant généralement en C-2.
Là, nous sommes armés pour considérer les "oligosacharides" : le préfixe oligo signifie "quelques", et il est utilisé pour désigner des composés formés par la répétition de quelques résidus (entre 3 et 10) de monosaccharides.
Les polysaccharides, eux, sont des répétitions de plus de 10 unités ; on les nomme aussi des glycanes.
Et les saccharides sont les monosaccharides, les disaccharides, les oligosaccharides et les polysaccharides.

Je vous présente le fructose, disons le D-fructose

Le fructose est un composé de la famille des oses, disons simplement des sucres.

La forme D du fructose (on dit D-fructose) est un des trois sucres que l'on trouve généralement dans les plantes (les racines, les fruits, les tiges...), avec le glucose et le saccharose.

Il a une saveur sucrée, environ deux fois et demie plus sucrée que le saccharose, qui est lui même bien plus sucré  que le glucose.

La molécule comporte six atomes de carbone, six atomes de carbone et douze atomes d'hydrogène.

En solution aqueuse (le cas général, pour les aliments), la molécule est refermée sur elle-même (67 % des molécules, à instant particulier). 

 

Jadis, lorsque la chimie était encore dans l'enfance, on a cru que le D-fructose (on ne faisait pas la différence entre le D-fructose  et le L-fructose) était fait par l' "assemblage" de molécules d'eau à des atomes de carbone, comme si l'on avait eu la formule (C-H2O)6.
Et c'est la raison pour laquelle on a parlé d'hydrates de carbone.

Mais la chimie a progressé, et elle a corrigé cette idée très fausse. Raison pour laquelle on ne doit plus parler d'hydrates de carbone, mais d'oses, de sucres, etc.
D'ailleurs, il ne s'agissait pas de simples assemblages, mais bien de molécules identifiables (après qu'on avait compris ce qu'était une molécule !).

La réaction du D-fructose et du D-glucose conduit à la formation du saccharose, ou sucre de table.
Les atomes étant réarrangés, lors de la réaction (et certains étant perdus), il n'y a plus de molécules de D-fructose ni de molécules de D-glucose dans la molécule de saccharose, mais seulement des "résidus" de D-glucose et de D-fructose.

Cristallisé, le D-fructose fait une poudre blanche.

Cette poudre peut se dissoudre dans l'eau, pour faire une solution aqueuse de D-fructose.

Vous voulez savoir quoi d'autre ?