Karamell: Zucker unter Hitze

Karamellisierung heißt der Vorgang, bei dem Zucker unter Hitze zerfällt, Wasser verliert und sich zu neuen Stoffen zusammenbaut, die Farbe und Aroma tragen. Ein Topf, eine Schicht weißer Zucker, eine Flamme: Mehr braucht es nicht, damit aus Kristallen erst eine klare Schmelze und dann eine bernsteinfarbene, duftende Masse wird. Der Vorgang sieht einfach aus, ist chemisch aber vielschichtig. Dieser Text erklärt, was dabei geschieht, bei welchen Temperaturen es beginnt, woher Farbe und Aroma kommen und was Zuckerkochstufen und Zuckerkulör damit zu tun haben.

Zucker allein

Karamellisierung ist eine Bräunungsreaktion, an der nur Zucker beteiligt sind. Michael A. Rogers vom Department of Food Science der University of Guelph beschreibt sie als Bräunung, die beim Erhitzen zugleich süße und nussige Noten erzeugt. Sie läuft nach seiner Darstellung mit reduzierenden und nicht reduzierenden Zuckern ab. Das unterscheidet sie von der Maillard-Reaktion, die Rogers als nichtenzymatische Bräunung zwischen Aminosäuren und reduzierenden Zuckern definiert.

Die Kursseite „Chemistry of Cooking“ der University of Richmond fasst den Unterschied ähnlich: Bei der Karamellisierung reagieren die Zuckermoleküle mit Sauerstoff und miteinander, bei der Maillard-Reaktion reagieren Zucker mit Aminosäuren, frei oder als Teil von Proteinen. Die Maillard-Reaktion braucht nach derselben Quelle weniger Hitze. Wie sie im Einzelnen abläuft und wo beide Reaktionen zusammenwirken, beschreibt unser Beitrag Maillard-Reaktion: warum Rösten Geschmack macht.

Jeder Zucker hat seine Temperatur

Zucker ist nicht gleich Zucker. Die Temperatur, bei der die Karamellisierung einsetzt, hängt von der Zuckerart ab. Rogers nennt folgende Werte:

• Fructose: 110 °C
• Glucose: 150 °C
• Galactose: 160 °C
• Saccharose (Haushaltszucker): 170 °C
• Maltose: 180 °C
• Lactose: 203 °C

Er bringt die Unterschiede mit der Molekülmasse in Verbindung. Die englischsprachige Wikipedia führt eine ähnliche Tabelle mit denselben Werten für Glucose, Galactose, Saccharose und Maltose, nennt für Fructose aber 105 °C. Die Richmond-Seite nennt für die Karamellisierung allgemein 170 °C, für Saccharose an anderer Stelle 320 °F, umgerechnet 160 °C.

Neben der Temperatur zählt der Säuregrad. Nach Rogers zersetzen sich Zucker in der Nähe eines neutralen pH-Werts von etwa 7 langsam. Unter sauren Bedingungen, unterhalb von pH 3, und unter basischen, oberhalb von pH 9, beschleunigt sich der Abbau.

Was in der Schmelze geschieht

Rogers gliedert den Vorgang in mehrere Schritte. Am Anfang steht die Inversion: Die Bindung zwischen den beiden Bausteinen der Saccharose wird gespalten, es entstehen Glucose und Fructose. Das Institute of Food Science and Technology, eine britische Fachgesellschaft, beschreibt diesen Schritt für den Haushaltszucker ebenso: Die Saccharose schmilzt und zerfällt in Glucose und Fructose.

Darauf folgt die Enolisierung, eine Umlagerung im Molekül. Dann verbinden sich Zuckermoleküle miteinander, die mittlere Molekülmasse steigt, Wasser wird abgespalten. Bei weiterem Erhitzen geht mehr Wasser verloren, und die Moleküle zerbrechen in kleinere, flüchtige Bruchstücke. Im letzten Schritt verbinden sich ungesättigte Bruchstücke mit Zuckern zu größeren, farbigen Molekülen. Die IFST fasst es kürzer: Zucker verlieren beim fortgesetzten Erhitzen Wasser, reagieren miteinander und bilden viele verschiedene Verbindungen.

Woher die Farbe kommt

Die braune Farbe stammt aus diesen größeren Molekülen. Rogers und die Wikipedia nennen drei Gruppen von Polymeren: Karamelane mit der Summenformel C24H36O18, Karamelene mit C36H50O25 und Karameline mit C125H188O80. Für die braune Farbe ist nach Rogers die Ungesättigtheit in diesen Molekülen wesentlich, also das Vorhandensein von Doppelbindungen. Die Richmond-Seite ordnet den großen Molekülen außerdem Zähflüssigkeit und Klebrigkeit des Karamells zu.

Je weiter die Reaktion fortschreitet, desto dunkler wird die Masse. Rogers warnt, dass ein unkontrollierter Ablauf so lange weitergeht, bis die Süße verloren ist. Die Richmond-Seite beschreibt das Ergebnis zu starker oder zu langer Hitze als sehr dunkel, klebrig und bitter.

Woher das Aroma kommt

Während die großen Moleküle färben, tragen die kleinen das Aroma. Rogers nennt unter den flüchtigen Stoffen Essigsäure, Diacetyl, Furane und Ethylacetat. Diacetyl steht nach seiner Darstellung für eine butterartige Note, die an Butterscotch erinnert, die Furane für eine nussige. Weitere Geschmacksstoffe sind Hydroxymethylfurfural (HMF), Hydroxyacetylfuran (HAF) sowie die Furanone HDF und DDF. Daneben entstehen nach Rogers Hunderte weiterer Aromastoffe; welche es sind, hängt von pH-Wert, Temperatur und Dauer ab.

Die Richmond-Seite nennt als kleine, flüchtige Aromamoleküle Furan, Maltol, Ethylacetat und Diacetyl. Die IFST beschreibt das Ergebnis in Geschmacksworten: Butterscotch, nussig, geröstet.

Die Zuckerkochstufen

Lange bevor Zucker bräunt, verändert er beim Kochen mit Wasser seine Beschaffenheit. Das Wissenschaftsmuseum Exploratorium in San Francisco beschreibt diese Stufen für das Kochen von Zuckersirup auf Meereshöhe. Mit steigender Temperatur verdampft Wasser, der Zuckeranteil steigt. Ein Tropfen des Sirups, in kaltem Wasser abgekühlt, zeigt die Stufe an. Das Exploratorium gibt die Werte in Grad Fahrenheit an; die Celsius-Werte haben wir umgerechnet und gerundet. Die deutschen Bezeichnungen sind unsere wörtlichen Übersetzungen der englischen Begriffe.

• Faden (thread), 110 bis 113 °C, etwa 80 Prozent Zucker: Der Sirup bildet einen flüssigen Faden, der sich nicht zu einer Kugel formt.
• Weicher Ballen (soft ball), 113 bis 116 °C, etwa 85 Prozent: eine weiche, biegsame Kugel, die außerhalb des Wassers flach wird.
• Fester Ballen (firm ball), 118 bis 121 °C, etwa 87 Prozent: Die Kugel behält ihre Form, lässt sich aber noch flach drücken.
• Harter Ballen (hard ball), 121 bis 129 °C, etwa 92 Prozent: Der Sirup tropft in dicken Fäden, die Kugel ist hart und noch formbar.
• Weicher Bruch (soft crack), 132 bis 143 °C, etwa 95 Prozent: Die abgekühlten Fäden biegen sich leicht, bevor sie brechen.
• Harter Bruch (hard crack), 149 bis 154 °C, etwa 99 Prozent: Die Fäden sind hart und spröde und brechen beim Biegen.

Erst danach beginnt die Karamellisierung im engeren Sinn. Bei etwa 160 °C ist nach dem Exploratorium alles Wasser verdampft, zurück bleibt flüssiger, hell bernsteinfarbener Zucker. Bei etwa 170 °C bräunt er; der Zucker beginnt zu zerfallen und bildet viele komplexe Verbindungen. Ab etwa 177 °C beginnt er zu verbrennen und wird bitter. Die Zahl von 170 °C für das Bräunen deckt sich mit der Starttemperatur, die Rogers für Saccharose nennt.

Die Kochstufen beschreiben nach dem Exploratorium vor allem den Wassergehalt des Sirups. Die Karamellisierung setzt dort ein, wo das Wasser weitgehend fort ist.

Zuckerkulör: Karamell als Lebensmittelfarbe

Was in der Pfanne geschieht, wird auch industriell genutzt, als Farbstoff. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) beschreibt Zuckerkulöre als Lebensmittelzusatzstoffe, die zur Braunfärbung von Lebensmitteln und Getränken eingesetzt werden. Hergestellt werden sie nach dem BfR durch kontrollierte Erhitzung von Kohlenhydraten, etwa Glucosesirup, Saccharose, Invertzucker oder Dextrose. Zur Beschleunigung der Karamellisierung können Säuren, Alkalien und Salze zugesetzt werden, bei bestimmten Zuckerkulören Sulfite und/oder Ammoniumverbindungen. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) spricht von komplexen Gemischen, die durch sorgfältig kontrollierte Hitzebehandlung von Kohlenhydraten entstehen.

In der EU sind vier Klassen zugelassen. Das BfR führt sie unter diesen Bezeichnungen:

• E 150a: Zuckerkulör
• E 150b: Sulfitlaugen-Zuckerkulör
• E 150c: Ammoniak-Zuckerkulör
• E 150d: Ammonsulfit-Zuckerkulör

Die EFSA erläutert, dass die Einteilung nach den Reagenzien erfolgt, die bei der Herstellung verwendet werden. Als Einsatzbereiche nennt sie unter anderem aromatisierte Erfrischungsgetränke, Süßwaren, Suppen und Würzmittel.

Was die Beispiele verbindet

Ob in der Pfanne, beim Sirup oder in der Herstellung von Zuckerkulör: Das Prinzip ist dasselbe. Zucker verliert unter Hitze Wasser, zerfällt in kleine Bruchstücke und baut sich zu großen, farbigen Molekülen auf. Die kleinen Bruchstücke tragen das Aroma, die großen die Farbe. Welche Zuckerart vorliegt, wie sauer die Umgebung ist und wie lange und wie heiß erhitzt wird, bestimmt das Ergebnis.

Häufige Fragen

Was passiert bei der Karamellisierung?

Bei der Karamellisierung reagieren Zuckermoleküle unter Hitze mit Sauerstoff und miteinander. Haushaltszucker zerfällt zunächst in Glucose und Fructose, dann verbinden sich Zuckermoleküle, spalten Wasser ab und zerbrechen in kleinere, flüchtige Bruchstücke. Die kleinen Bruchstücke wie Diacetyl und Furane tragen das Aroma, große, farbige Moleküle die braune Farbe.

Bei welcher Temperatur karamellisiert Zucker?

Das hängt von der Zuckerart ab. Nach der University of Guelph setzt die Karamellisierung bei Fructose bei 110 °C ein, bei Glucose bei 150 °C und bei Saccharose, dem Haushaltszucker, bei 170 °C. Nach dem Exploratorium in San Francisco bräunt Zucker bei etwa 170 °C und beginnt ab etwa 177 °C zu verbrennen und bitter zu werden.

Was ist der Unterschied zwischen Karamellisierung und Maillard-Reaktion?

An der Karamellisierung sind nur Zucker beteiligt. Bei der Maillard-Reaktion reagieren dagegen Zucker mit Aminosäuren, frei oder als Teil von Proteinen. Die Maillard-Reaktion braucht nach der University of Richmond weniger Hitze.

Was wir nicht wissen

Die Starttemperaturen der Quellen stimmen nicht ganz überein. Für Fructose nennt die University of Guelph 110 °C, die Wikipedia 105 °C, ohne für ihre Tabelle einen eigenen Beleg anzugeben. Die Richmond-Seite nennt für die Karamellisierung allgemein 170 °C, für Saccharose dagegen 320 °F, umgerechnet 160 °C; worauf der Unterschied beruht, erklärt sie nicht. Die deutschen Namen der Kochstufen sind unsere Übersetzungen der englischen Begriffe. Die EU-Spezifikationen für Zuckerkulör haben wir nicht im Original gelesen. Wie viele Aromastoffe bei der Karamellisierung insgesamt entstehen, beziffert keine der Quellen genau.

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Stand: 13.10.2026. Dieser Beitrag beschreibt chemische Vorgänge beim Erhitzen von Zucker. Er enthält keine Gesundheits- oder Ernährungsaussagen. Die Quellen stehen am Ende des Beitrags.