¿Qué pasa cuando el azúcar se carameliza?

Una descomposición, no una receta de dos pasos

La idea intuitiva es que el azúcar primero se derrite, como el hielo, y que después —ya líquido— empieza a “cocinarse” y cambiar de color. La química real es menos ordenada: en 2011, un equipo de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, liderado por la química de alimentos Shelly Schmidt, mostró que lo que parece ser el punto de fusión de la sacarosa, la glucosa y la fructosa no es una fusión térmica en el sentido clásico de la física, donde un sólido pasa a líquido a una temperatura fija.^[3] En el azúcar, esa temperatura “de fusión” cambia según qué tan rápido se caliente la muestra, la señal típica de que en realidad se trata de una descomposición química que depende del tiempo, no de un cambio de fase puro. “En cuanto detectamos la fusión, ya aparecían componentes de la descomposición de la sacarosa”, explicó Schmidt. Para distinguir este fenómeno de una fusión de verdad, el equipo acuñó el término “fusión aparente”.

Eso significa que, apenas el azúcar empieza a ponerse líquido en la sartén, ya dejó de ser azúcar: las moléculas de sacarosa se están rompiendo y recombinando en otras nuevas, el primer paso de la caramelización. No hay un momento separado de “ahora sí reacciona”: la reacción química y el cambio de aspecto pasan juntos, desde el principio.

Lo que se sabía en el siglo XIX, y lo que se sabe ahora

Durante más de un siglo, la química del caramelo se resumió en tres nombres. En 1858, el francés M. A. Gelis describió que la sacarosa caramelizada producía un producto de deshidratación, el caramelano (C₂₄H₃₆O₁₈), y dos polímeros más grandes, el carameleno (C₃₆H₅₀O₂₅) y la caramelina (C₁₂₅H₁₈₈O₈₀).^[2] Esa clasificación en tres familias se repitió en libros de química de alimentos durante más de 150 años.

Lo que cambió fue la herramienta para mirar más de cerca. En 2012, un equipo de la Universidad Jacobs de Bremen calentó sacarosa, maltosa y lactosa por separado —2 horas a 180 °C las dos primeras, a 200 °C la lactosa— y analizó lo que quedaba con espectrometría de masas de alta resolución, una técnica que pesa moléculas con precisión suficiente para deducir su fórmula exacta.^[1] El resultado: lejos de tres compuestos, el caramelo resultó ser una mezcla de miles de moléculas distintas, generadas por un número chico de tipos de reacción —sobre todo deshidratación (pérdida de hasta ocho moléculas de agua) y formación de oligómeros (cadenas de hasta ocho unidades de azúcar unidas)— que se combinan una y otra vez de maneras distintas. De esa enorme mezcla, los investigadores lograron asignarle una fórmula química exacta a unos 40 compuestos; el resto quedó identificado solo como parte de familias de reacción, demasiado numeroso para nombrarlo uno por uno.

Cómo lo sabemos

Para saber qué hay realmente adentro de un caramelo no alcanza con mirarlo o probarlo: hace falta separar la mezcla y pesar cada pieza. El equipo de Bremen usó espectrometría de masas de alta resolución, una técnica que ioniza las moléculas de la muestra y mide con mucha precisión cuánto pesa cada una; a partir de ese peso exacto —y de técnicas de interpretación gráfica como los diagramas de Kendrick y van Krevelen, pensadas para ordenar miles de señales a la vez— se puede deducir la fórmula química de cada compuesto, incluso en una mezcla tan compleja como el caramelo.^[1] Complementaron esos datos con cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem, que primero separa físicamente los compuestos y después los analiza uno por uno, para confirmar la estructura de los productos más abundantes: oligómeros, productos deshidratados y productos hidratados.

El hallazgo de que el azúcar se descompone en vez de fundirse se demostró con un método distinto: calorimetría diferencial de barrido rápido, un instrumento que mide cuánto calor absorbe o libera una muestra a medida que se calienta. Si la pérdida de la estructura cristalina fuera una fusión térmica de verdad, la temperatura a la que ocurre no debería cambiar según la velocidad de calentamiento; el equipo de Illinois encontró que sí cambiaba, la huella característica de un proceso que depende del tiempo —es decir, una reacción química— y no de un simple cambio de fase.^[3] Ambos resultados apuntan en la misma dirección: calentar azúcar no es un proceso en dos etapas limpias (primero física, después química), sino una sola transformación química que arranca antes de lo que parece a simple vista.