化學上，白糖是屬於碳水化合物，由碳、氫、氧三種元素組成，加熱白糖到較高的溫度後，白糖的氫和氧會汽化，到最後就只剩下碳元素，所以加熱白糖時顏色會逐漸變深，最後變黑成炭。糖類在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點以上的高溫時，因糖發生脫水與降解，會發生褐變反應，形成深色物質，此反應稱爲焦糖化反應。
