Die Chemie des Haushaltszuckers

Nach einer etwas längeren Zeit bin ich wieder zum Backen gekommen. Und habe dabei direkt einige Fragen geklärt.

Erstens, Einhörner gibt es wirklich. Aber sie sind aus Zucker.

Zweitens, meine Tartelettes sehen unprofessionell aus, deshalb gibt es nur ganz unten ein Foto.

Drittens, beim Karamellisieren von Zucker läuft keine Maillard-Reaktion ab. Zumindest ist sie nicht die wesentliche Reaktion des Karamellisierens. Falls in einem der vorigen Beiträge ein anderer Eindruck entstanden sein sollte, muss ich mich aufrichtig dafür entschuldigen. Mir war das selbst nicht klar.

Die bei der Karamellisierung ablaufenden Reaktionen sind noch nicht vollständig aufgeklärt. Aber wir können ja mal ganz von vorn anfangen.

Haushaltszucker ist eine so genannte dimere Aldose in ihrer D-Konfiguration. Das bedeutet, dass sie aus zwei Zuckern besteht, die über eine Oxobrücke, also ein Sauerstoffatom, miteinander verbunden sind. Würden diese beiden Zucker einzeln vorliegen, hätten sie eine so genannte Carbonylfunktion, also eine C-O-Doppelbindung. Daher der Name Aldose. Ald- für Aldehyd, also Carbonylfunktion mit einem Proton in unmittelbarer Nachbarschaft, und -ose für Zucker. Die beiden Zuckerarten, die der Haushaltszucker enthält, sind Traubenzucker und Fruchtzucker, die sollten uns also allen bekannt sein. Was passiert aber jetzt, wenn man Zucker heiß macht?

345px-Saccharose2.svg

Sachharose.

Tatsächlich laufen wohl mehrere Einzelreaktionen ab. Im Wesentlichen entstehen durch Karamellisieren zwei Stoffe: Zuckercouleur – ein brauner Farbstoff, der übrigens auch für die Farbe von Coca-Cola verantwortlich ist, und Maltol, eine Verbindung, die den charakteristischen Geruch von Karamell verursacht.

Maltol

Hat eine erstaunliche Ähnlichkeit mit dem Sechsring der Glucose, nicht wahr?

Wie kommen wir jetzt zu den beiden Verbindungen, wenn wir doch einen zweiwertigen Zucker haben, der also zwei Ringe aus Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen enthält?

Dazu ist eine ganz bestimmte Reaktion notwendig, die Pyrolyse. Eigentlich bedeutet Pyrolyse nichts anderes, als dass bestehende Bindungen geöffnet werden. Das heißt, die Oxobrücke wird gebrochen, die Kohlenstoffe werden oxidiert, bauen also mehr Bindungen zu Sauerstoffatomen auf und Wasser wird abgespalten. Und dann haben wir schon Maltol. Deshalb riecht warme Milch auch schon nach so kurzer Zeit ein klein wenig nach Karamell.

Mit Zuckercouleur ist es nicht ganz so einfach. Beziehungsweise, wenn ihr den ganzen Blog gelesen habt, vielleicht schon – Zuckercouleur ist nämlich ein Maillard-Produkt. Es enthält einen aromatischen N-Heterocyclus, also einen Ring, der nicht nur aus Kohlenstoffen, sondern auch aus zwei Stickstoffen entsteht. Woher der Stickstoff kommt, ist mit einem Diagramm über die Zusammensetzung unserer Luft schnell erklärt.

kreiluft

(Quelle: https://www3.hhu.de/biodidaktik/Atmung/start/voraus/voraus2.html)

Ihr seht, der Großteil der Luft ist Stickstoff. Und wenn man jetzt Zucker im Topf heiß macht, wird automatisch auch eine Verbrennungsreaktion ablaufen, bei der sich Stickstoff am Prozess beteiligen kann. Und diese Reaktion ist uns allen bekannt: die Maillard-Reaktion. Die Synthese aromatischer Verbindungen aus Zucker und Aminosäuren. Die schönste Reaktion der organischen Chemie.

Unten kommt jetzt noch das Rezept für meine Einhorn-Salzkaramell-Tartelettes.

Wenn ihr Lust habt, mit mir die Einzelreaktionen des Karamellisierens zu ergründen, sagt Bescheid, ich könnte Hilfe gebrauchen. Bis dahin, bleibt sicher.

 

IMG-20180609-WA0001[1].jpeg

Zutaten für 16 Tartelettes:

Für den Teig:

125 g Butter

125 g Zucker

200 g Mehl

1 Pck. Vanillezucker

1 Ei

Für das Karamell:

200 g Schlagsahne

150 g Zucker

Für die Glasur:

150 g Zartbitterschokolade

Zuckerstreusel, wahlweise Zuckereinhörner

Muffin- oder Cupcake-Förmchen

 

Ei und Butter schaumig schlagen. Zucker und Vanillezucker zugeben und mit dem Mehl zu einem geschmeidigen Teig verkneten. Diesen etwa 30 min im Kühlschrank ruhen lassen.

Den Zucker bei mittlerer Hitze im Topf erwärmen, bis er komplett flüssig ist (je dunkler der Zucker wird, desto bitterer das Karamell, deshalb muss man bei diesem Schritt sehr genau aufpassen), dann die Schlagsahne zugeben und bis zur gewünschten Konsistenz unter Rühren köcheln lassen. Die Karamellcreme nach Bedarf und Geschmack mit etwas Salz versetzen und abkühlen lassen.

Unterdessen den Teig auf die gefetteten Muffinförmchen verteilen und am Rand gut andrücken. Bei 180°C backen, bis die Maillard-Reaktion abgelaufen ist. Dann den Teig erst mit Karamellcreme und dann mit der Schokoladenglasur bestreichen. Schließlich mit den Einhörnern oder grobkörnigem Salz garnieren.

Guten Appetit!

Die Maillard-Reaktion

Wie sagt man einem Chemiker, dass er etwas bei 140°C backen soll? Er soll es so backen, dass eine Maillard-Reaktion abläuft.

In der organischen Chemie kennen wir eine Reaktion, die beim Backen eigentlich immer eine wesentliche Rolle spielt. Im Beitragsbild sind die ersten beiden Reaktionsschritte der Maillard-Reaktion aufgeführt, der Übersicht halber wurden die folgenden vier jedoch weggelassen. Ganz ehrlich, wer von euch interessiert sich für den Mechanismus? Ab 3 Leuten mache ich dazu nochmal einen eigenen Beitrag.

Die Reaktion ist alles andere als trivial, aber das Schema umso einfacher:

„Zucker + Aminosäure = LECKER“

Und zwar geht es bei der Maillard-Reaktion darum, unter Abspaltung von Wasser so genannte Melanoidine herzustellen, die braun und geschmacksintensiv sind.

Der Vorteil an der Maillard-Reaktion ist der, dass sie bereits ab 140°C abläuft, das sind ja für eine Küche recht milde Bedingungen. Und alles, was man braucht, ist ein reduzierender Zucker und eine Aminosäure, also Eiweiß. Ist Fett anwesend, so hat das zwei mögliche Folgen:

  1. Das Melanoidin ist fettlöslich, sodass das Fett den Geschmack verstärkt.
  2. Das Fett ist Butter oder ähnliches, in dem neben den üblichen Fettsäuren auch Aminosäuren vorliegen, sodass auch andere Maillard-Reaktionen ablaufen können.

Das bedeutet, man kann das Produkt der Maillard-Reaktion beeinflussen.

Die Maillard-Reaktion ist allerdings auch dafür verantwortlich, dass krebserregende und schlecht schmeckende Stoffe im erlesenen Backwerk freigesetzt werden. So ist zum Beispiel das nachgewiesenermaßen krebserregende Acrylamid ein Maillard-Produkt, ebenso wie Pyridin. Letzteres verwenden wir im Labor gern als organische Base und ich kann euch sagen, das riecht unvergleichbar ekelhaft. Ich bin echt hartgesotten, wenn es um Chemikaliengerüche geht, aber davon kommt mir alles hoch.

Diese Stoffe sind übrigens auch der Grund dafür, dass Grillfleisch in rauen Mengen sehr gefährlich werden kann. Dazu sei gesagt, dass man allerdings schon eine ganze Menge Acrylamid zu sich nehmen muss, um damit Krebs zu erzeugen. Aber man muss es ja auch nicht povozieren.

Also: Bleibt sicher, backt eure Kekse nicht zu lange, aber auch nicht zu kurz.