Comprendre la caramélisation

Ce que signifie la caramélisation

La caramélisation est le brunissement du sucre sous l'effet de la chaleur, sans intervention de protéines. Elle transforme le sucre incolore en pigments bruns et en composés aromatiques au goût beurré, de noisette, puis amer à mesure que la couleur fonce. Comme la réaction de Maillard, il s'agit d'un brunissement non enzymatique, mais la réaction de Maillard nécessite des acides aminés en plus du sucre, alors que la caramélisation ne fait intervenir que le sucre [1][2].

Le brunissement de la viande saisie relève de la réaction de Maillard, pas de la caramélisation [3]. Les caramels mous peuvent faire intervenir l’un ou l’autre processus, ou les deux : cuire le sucre avec la crème permet le brunissement de Maillard [4], tandis que d’autres recettes caramélisent d’abord le sucre à environ 177 °C (350 °F), puis ajoutent la crème et terminent la cuisson vers 120 °C (248 °F) [5].

La chimie en termes simples

La chaleur ne fait pas simplement fondre le saccharose (sucre de table) avant de le brunir. Les cristaux de saccharose se désagrègent car les molécules commencent déjà à se décomposer, un phénomène appelé « fusion apparente ». La température à laquelle cela se produit varie selon la vitesse de chauffe ; le glucose et le fructose réagissent de la même façon, et des produits de décomposition comme le glucose et l’hydroxyméthylfurfural (HMF) apparaissent dès que les cristaux s’effondrent [6][7]. Comme cette décomposition dépend du temps autant que de la température, un sucre maintenu plus longtemps peut caraméliser bien en dessous du point de fusion habituellement cité pour le saccharose.

Une fois que le sucre commence à se décomposer, de nombreuses réactions se produisent en parallèle [2] :

• Scission : le saccharose se sépare en deux parties, le glucose et le fructose, une étape appelée inversion.
• Perte d'eau : les sucres se condensent et se déshydratent, libérant de l'eau au passage.
• Fragmentation : à mesure que l'eau s'évapore, les molécules se fragmentent en petits composés aromatiques volatils. Le diacétyle apporte une note beurrée, caramel, et les furanes une saveur de noisette.
• Polymérisation : d'autres fragments s'assemblent en gros polymères bruns appelés caramelans, caramelènes et caramelines, qui donnent sa couleur au caramel.

Le caramel obtenu contient des traces d’environ une centaine de composés sucrés, acides et amers [3].

À quelle température les différents sucres caramélisent-ils ?

Chaque sucre commence à brunir à une température différente [2]. Il s’agit de seuils approximatifs, pas de points de fusion : ce seuil baisse si le sucre est maintenu plus longtemps et varie selon le pH et les autres ingrédients [6][2].

En pratique, un miel riche en fructose brunit plus vite et plus foncé que le sucre de table [3][1].

Étapes de couleur et de saveur du caramel

À la cuisson, le caramel de saccharose passe du transparent à l’or, puis à l’ambré, au brun foncé et enfin au noir. La saveur suit la couleur : un caramel trop clair manque de goût, un caramel trop foncé devient amer et brûlé [8]. Les températures pour chaque étape sont approximatives [9][3], donc fiez-vous aussi à la couleur et à l’odeur, pas seulement au thermomètre.

Références de couleur illustratives pour le sucre avant ajout de crème ou de beurre. L’éclairage, la profondeur du sirop et votre écran influencent la couleur ; fiez-vous à la recette, à l’odeur et au thermomètre. Ne touchez ni ne goûtez jamais le caramel chaud.

Pour les caramels au beurre salé, le sirop de sucre devient ambré vers 177 °C (350 °F) [10]. Retirez la casserole du feu juste avant d’atteindre la couleur souhaitée, car le caramel continue de cuire dans la casserole chaude [8].

Caramel sec ou caramel à l'eau

Le caramel sec consiste à chauffer le sucre seul, de préférence dans une casserole large et peu profonde. Cette méthode est plus rapide mais plus difficile à maîtriser, car la coloration peut aller très vite et brûler avant que vous ne vous en rendiez compte. Utilisez un feu doux à moyen-doux, répartissez le sucre en couche uniforme et remuez-le délicatement avec une spatule en silicone pendant qu’il fond [8].

Le caramel à l'eau commence par du sucre dissous dans de l’eau. C’est plus lent et moins risqué de brûler, ce qui en fait la méthode la plus simple si vous débutez [8]. L’eau doit s’évaporer avant que la coloration ne commence : le sirop passe par les stades fil, boule et cassé, et ne colore qu’une fois presque toute l’eau évaporée, vers 160 °C (320 °F) [9]. Le tableau complet des températures se trouve dans notre guide des stades du sirop de sucre.

Comment l'acidité et l'alcalinité influencent la caramélisation

La caramélisation est la plus lente près de la neutralité (pH 7) et s’accélère en milieu très acide (en dessous de pH 3) ou très alcalin (au-dessus de pH 9) [2].

En cuisine, l’acidité agit surtout par inversion : un peu de jus de citron ou de crème de tartre divise le saccharose en glucose et fructose, ce qui limite la formation de gros cristaux [11] et donne des sucres qui commencent à brunir à des températures plus basses [2]. L’effet brunissant le plus connu du bicarbonate concerne la réaction de Maillard ; consultez notre guide sur la réaction de Maillard.

Comment éviter que le caramel brûle ou cristallise

Pour éviter de brûler le caramel

• Utilisez une casserole lourde et de couleur claire pour bien voir la couleur [8].
• Gardez une chaleur modérée et ne quittez pas la casserole, car le caramel passe vite de l’ambré au brûlé ; baisser le feu une fois doré ralentit la dernière phase de coloration [10].
• Pour arrêter la cuisson immédiatement, posez le fond de la casserole dans de l’eau glacée [8].
• Faites tiédir la crème ou le beurre avant de les ajouter, versez-les lentement hors du feu et attendez-vous à ce que le mélange mousse [8][10]. En cas de brûlure, refroidissez la zone sous l’eau courante fraîche pendant 20 minutes et ne retirez rien de ce qui colle à la peau. Consultez d’urgence pour une brûlure étendue ou profonde [12].

Pour éviter la cristallisation

• Versez le sucre au centre de la casserole pour éviter que des grains secs n’adhèrent aux parois [10].
• Pour un simple sirop de sucre et d’eau, remuez uniquement jusqu’à dissolution du sucre. Une fois en ébullition, faites tourner la casserole au lieu de remuer, car l’agitation favorise la cristallisation [8][11]. Une fois les produits laitiers ajoutés, suivez la recette : il peut falloir remuer sans arrêt les caramels à la crème pour qu’ils n’attachent pas [13].
• Lavez les cristaux sur les bords avec un pinceau humide, ou couvrez brièvement la casserole pour que la vapeur les dissolve [8].
• Ajoutez un ingrédient « perturbateur ». Le glucose ou sirop de maïs, le miel, le beurre ou un acide comme la crème de tartre ou le jus de citron empêchent la cristallisation du saccharose [11][8].

Caramélisation ou réaction de Maillard ?

Les deux réactions brunissent les aliments et développent la saveur, et peuvent se produire dans un même plat. La caramélisation nécessite uniquement du sucre et une chaleur élevée. La réaction de Maillard demande des sucres réducteurs et des acides aminés issus des protéines, peut se produire à des températures bien plus basses, et donne les saveurs grillées et torréfiées de la croûte du pain, de la viande saisie, du café ou des fruits à coque grillés [2][14]. Pour un tableau comparatif des ingrédients, températures, humidité et pH, consultez Réaction de Maillard ou caramélisation.

Regroupez vos recettes de caramel

CookBook sauvegarde les recettes depuis des sites web, des publications sur les réseaux sociaux, des photos et des livres de cuisine, et les organise pour que vos recettes de sauce caramel, nougatine et crème caramel restent ensemble. En mode cuisson, vous pouvez ajuster le nombre de portions et le système de mesure. Les quantités d'ingrédients s'adaptent mais pas les temps de cuisson, donc continuez à juger le caramel à la couleur et à la température, pas à la minuterie. Découvrez comment ajouter et importer des recettes.

Mesurez le sucre avant de chauffer

Si votre recette indique le sucre en tasses, utilisez le tableau de conversion des tasses de sucre en grammes correspondant au sucre utilisé. Pour le beurre ajouté à une sauce caramel, le tableau de conversion des sticks de beurre vous aide à peser la quantité avant que la casserole ne chauffe. Respectez les proportions de la recette et préparez tous les ingrédients à l’avance.

Sources

1. American Society of Baking (BAKERpedia) : Caramelization
2. University of Guelph, Department of Food Science (Rogers Lab) : Caramelization and Maillard reaction
3. Encyclopedia of Food and Culture (Encyclopedia.com) : Caramelization
4. Exploratorium : Science of candy, caramelization and caramels
5. ThermoWorks: Homemade Christmas caramels
6. University of Illinois (Illinois Experts) : Investigation of thermal decomposition as the kinetic process that causes the loss of crystalline structure in sucrose (Part II), Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011
7. ScienceDaily (University of Illinois College of ACES release) : Sugar doesn’t melt, it decomposes, scientists demonstrate
8. King Arthur Baking : How to make caramel
9. Exploratorium : Sugar stages
10. America’s Test Kitchen : Salted caramels
11. Exploratorium : What is sugar?
12. NHS: Burns and scalds
13. King Arthur Baking: Mom’s Caramels
14. University of Richmond, Chemistry of Cooking : Guided inquiry activity 17, browning reactions (Wiley, 2016)