این روش در سال ۱۸۹۲ بوسیله شیمیدان سوئیسی ، دکتر Nicola Gerber ، که یکی از بنیانگذاران صنایع شیر سوئیس میباشد ، ابتکار گردیده است . سادگی ، سرعت ، ارزانی و دقت عمل روش ژربر باعث شده است که این روش در عده زیادی از ممالک ، بخصوص کشورهای اروپایی به عنوان روش رسمی و استاندارد برای سنجش نسبت درصد چربی شیر شناخته شود . در ایران نیز روش ژربر برای تعیین نسبت چربی شیر استاندارد گردیده است ( به استاندارد اندازه گیری چربی شیر – روش ژربر ، شماره استاندارد ایران ۳۶۶ مراجعه شود).
وسایل لازم برای سنجش چربی شیر به روش ژربر
۱-چربیسنج
چربی سنج از یک مخزن استوانه ای ، یک ستون مدرج و یک آمپول انتهائی تشکیل گردیده است .سازمان بین المللی استاندارد( ISO ) 6 نوع چربی سنج را برای تعیین نسبت درصد چربی شیر استاندارد نموده است که ستون مدرج آنها از ۰ تا ۴ ، ۵ ، ۶ ، ۷ ، ۸ و ۱۰ درصد درجهبندی شده است . برای سنجش چربی شیر گاو میش از چربیسنج هایی استفاده میشود که از صفر تا ۱۰ یا حتی ۱۴ درصد درجهبندی شدهاند .
نوعی که معمولا برای تعیین نسبت درصد چربی شیر گاو بکار میرود، از صفر تا ۷ درصد درجهبندی شده است . گنجایش این چربی سنج تقریبا ۲۲ میلی لیتر (۴/۰± ۵/۲۱ میلی لیتر ) می باشد ، فاصله بین صفر تا ۷ به هفتاد بخش تقسیم گردیده است. درجه بندی چربیسنج ها طوری است که در ۲۰ درجه سانتیگراد هر ۱۲۵/۰ میلیلیتر، معادل یک درصد چربی است .
دقت درجهبندی چربیسنج های جدید ژربر در حدود ۰۵/۰± است. بدین معنی که اشتباه در عمل از ۰۵/۰ درصد بیشتر یا کمتر تجاوز نمینماید .
در روی آمپول انتهایی یک قسمت مات وجود دارد که مخصوص نوشتن شماره نمونه شیر مورد آزمایش با سایر مشخصات نمونه میباشد . دهانه مخزن چربی سنج نیز بسته به نوع دری که برای مسدود کردن آن بکار برده میشود، متفاوت است. بدین معنی که در مورد چوبپنبههای معمولی برای جلوگیری از خروج چوب پنبه قسمت داخلی دهانه دارای فرورفتگی است.«در حالیکه برای درهای هشنگی داخل دهانه صاف و بدون فرورفتگی است » ، نشان میدهد.
۲ – سانتریفوژ
برای جدا کردن چربی از سایر عناصر متشکله شیر که تحت تاثیر اسید سولفوریک قرار میگیرند ، باید از نیروی گریز از مرکز استفاده نمود .
سانتریفوژ باید دارای سرعت متوسط ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ دور در دقیقه باشد . در آزمایشگاههای کوچک میتوان از سانتریفوژهای دستی استفاده نمود. ولی در آزمایشگاههای بزرگ مانند آزمایشگاههای کارخانههای شیر پاستوریزه که روزانه تعداد زیادی نمونه مورد آزمایش قرار میگیرد، باید سانتریفوژ الکتریکی برای ۲۴ تا ۳۶ آزمایش بکار برده شود . سانتریفوژ الکتریکی مدل Pm – ۶۲ ژربر برای آزمایشگاههای بزرگ بسیار مناسب است . این سانتریفوژ دارای دقیقهشمار ، ترمز الکتریکی و شوفاژ بوده در موقع توقف چربی سنج ها با زاویه ۴۵ درجه قرار میگیرند و در نتیجه میتوان آنهارا به سادگی از دستگاه خارج نمود .
۳ – وسایل اندازهگیری
برای اندازهگیری شیر میتوان از پیپتهای ۱۱ میلیلیتری معمولی یا از سرنگهای ۱۱ میلی لیتری مخصوص شیر استفاده نمود. در بعضی از آزمایشگاههای بزرگ نیز دستگاه توزیع خودکار شیر، مجهز به ۱۲ تا ۱۸ پیپت ۱۱میلیلیتری به کار برده میشود .
برای اندازه گیری اسید سولفوریک و الکل آمیلیک می توان به ترتیب از پیپت های ۱۰ میلی لیتری حبابدار و ۱ میلی لیتری یا از پیمانه های ۱۰ و ۱ میلی لیتری استفاده نمود. در آزمایشگاههای بزرگ دستگاههای توزیع خودکار اسید سولفوریک یا الکل آمیلیک برای ۱۲ تا ۱۸ آزمایش نیز بکار برده میشود .
با استفاده از دستگاههای توزیع خودکار می توان ۸۵ تا ۹۰ درصد در وقت صرفه جویی کرد، ولی باید در نظر داشت که این دستگاهها به طور کلی برای آزمایشگاههایی مناسب می باشند که روزانه ۱۰۰ تا ۲۰۰ یا بیشتر نمونه مورد آزمایش قرار میگیرد . دستگاههای توزیع خودکار معمولا از ۱۲ پیپت برای ۲۴ آزمایش یا ۱۸ پیپت برای ۳۶ آزمایش تشکیل گردیدهاند .
۴ – حمام آب
حمام آب باید از فلزی ساخته شده باشد که در مقابل اسید مقاوم باشد. زیرا ممکن است در حین عمل یکی از چربیسنجها شکسته و اسید سولفوریک محتوی آن، به داخل آب حمام بریزد. به علاوه ، باید دارای یک دستگاه تنظیم حرارت باشد تا بتوان حمام آب را روی درجه حرارت مورد نظر ، یعنی ۶۵ تا ۷۰ درجه سانتیگراد ، تنظیم نمود .
– جایگاه چوبی ، فلزی یا پلاستیکی برای چربیسنجها
– وسائل لازم برای شستشوی چربیسنج ها
۷- معرفهای لازم برای آزمایش
معرفهای لازم برای سنجش چربی به روش ژربر عبارتند از :
۱- اسید سولفوریک ، به وزن مخصوص ۰۰۵/۰± ۸۲/۱ در ۲۰ درجه سانتی گراد . این اسید را می توان با رقیق نمودن اسید سولفوریک تجارتی به وزن مخصوص ۸۴۰/۱ تهیه نمود ، بدین ترتیب که اسید سولفوریک تجارتی را به نسبت ۹۰ تا ۹۱ درصد به آهستگی با آب رقیق نموده و پس از سرد شدن آن را در شیشه های قهوه ای ریخته و برای آنکه بخار آب موجود در هوا را به خود جذب ننماید، در آن را محکم میبندیم . بنا به عقیده Schulz ، اسید سولفوریکی که در روش ژربر بکار برده می شود، نباید در هر ۱۰۰ میلی لیتر بیش از ۵۰ میلی گرم نیتریت و نیترات ( بر حسب N2O3 ) داشته باشد ، در غیر این صورت در حین عمل در داخل چربیسنج مقداری گاز تولید شده و ایجاد کف مینماید و در نتیجه چوبپنبهها به خارج رانده میشوند .
الکل آمیلیک ( C5H11OH ) : به وزن مخصوص ۸۱۰/۰ تا ۸۱۸/۰ ( حد متوسط ۸۱۵/۰ ) و نقطه جوش ۲± ۱۳۰ درجه سانتیگراد
الکل آمیلیک باید خالص ، بیرنگ و عاری از فورفورال – و (Furfurol C5H4O2,) باشد . برای سهولت تشخیص ستون چربی و جلوگیری از تکرار اضافهنمودن الکل آمیلیک، میتوان الکل را به رنگ گلی یا سبز رنگ، نمود .
روش آزمایش
قبل از شروع آزمایش، باید درجه حرارت نمونهها را به تقریبا ۲۰ درجه سانتیگراد رسانید و برای اینکه چربی در تمام نمونه یکنواخت گردد، باید آن را به همزده و در عین حال از ایجاد کف جلوگیری نمود. در هر صورت ، در موقع برداشت شیر نباید به هیچ وجه کف وارد پیپت گردد . سپس به تعداد نمونه ها چربیسنج تمیز و خشک برداشته، شماره نمونهها را در قسمت مات آمپول نوشته و چربیسنجها را در جایگاه خود قرار میدهیم ، بطوریکه آمپول رو به پایین قرار گیرد و در هر یک از آنها ۱۰ میلی لیتر اسید سولفوریک میریزیم ، بطوریکه گلوی چربیسنج آغشته نگردد . برای اینکار ، چنانچه قبلا نیز ذکر گردید ، میتوان از پیپتهای حبابدار ۱۰ میلیلیتری یا پیمانه استفاده نمود . بعد با یک پیپت ۱۱ میلیلیتری به دقت ۱۱ میلیلیتر شیر برداشته و به آهستگی وارد چربیسنج مینماییم . برای اینکه شیر به آرامی از جدار گلوی چربیسنج جریان یافته و روی اسید سولفوریک قرار گیرد و از ایجاد فعل و انفعال تولید رنگ قهوه ای در حد فاصل اسید سولفوریک و شیر جلوگیری شود، باید نوک پیپت را به طور مورب در مقابل جدار گلوی چربیسنج قرار داده و با حرکت انگشت سبابه در انتهای پیپت ابتدا قطره قطره و سپس سریعتر شیر را به داخل چربیسنج وارد نمود . حال یک میلیلیتر الکل آمیلیک نیز به چربی سنج اضافه مینماییم .
چنانکه قبلا نیز اشاره گردید ، در بعضی از آزمایشگاههای بزرگ ، برداشت و توزیع اسید سولفوریک، شیر و الکل آمیلیک به وسیله دستگاههای خود کار صورت میگیرد . طرز کار با این دستگاه به این ترتیب است که ۲۴ یا ۳۶ چربی سنج را در جایگاه خود قرار داده و در دستگاه میگذاریم و اهرم دستگاه را بیروئن میآوریم. پمپ خلا اسید سولفوریک را مستقیما از داخل مخزن آن مکیده و پیپت های دستگاه را پر مینمایید . وقتی اهرم را رها نماییم ، اسید سولفوریک اضافی به داخل مخزن بر میگردد . سپس اهرم دیگری را به حرکت در میآوریم و بدین ترتیب در هر یک از چربیسنجها ۱۰ میلیلیتر اسید سولفوریک داخل میگردد . بعد از اینکه ردیف اول چربیسنج ها پر شد، ردیف دوم را نیز به همین ترتیب پر مینماییم. برای توزیع شیر و الکل آمیلیک نیز به همین ترتیب عمل میشود. در مورد شیر ۱۲ یا ۱۸ شیشه حاوی نمونه مورد آزمایش را در دستگاه وارد مینماییم . بطوریکه هر یک از لوله های دستگاه در یک شیشه وارد گردد. در مورد الکل آمیلیک عینا مانند اسید سولفوریک عمل میشود .
بعد از اینکه الکل آمیلیک به چربیسنج وارد گردید ، چربیسنجها را با چوب پنبه یا در فشنگی مسدود میکنیم . چنانچه چوب پنبه به کار برده شود ، چوب پنبه را با حرکت چرخشی تا نیمه وارد گلوی چربی سنج مینماییم . در مورد درهای فشنگی ، ابتدا شستی با کلید مخصوص را وارد کرده و قسمت لاستیکی آنرا میکشیم. بدین ترتیب در فشنگی را به راحتی داخل گلوی چربیسنج میکنیم .
حال اگر شستی را بیرون بیاوریم ، محکم به گلوی چربی سنج خواهد چسبید . بعد از اینکه چربی- سنجها بسته شد ، باید آنها را تکان داد . چنانچه تعداد چربیسنجها کم باشد ، این عمل را با دست انجام میدهیم ، بدین ترتیب که با استفاده از یک قطعه پارچه چربیسنج را با کف دست گرفته و انگشت شست را روی چوب پنبه قرار داده و با انگشتهای دیگر چربیسنج را محکم گرفته و به شدت تکان میدهیم . استفاده از پارچه برای جلوگیری از سوزش دست است، زیرا حین تکان دادن، فعل و انفعال شروع شده و درجهحرارت گاهی تا ۸۰ درجه سانتیگراد میرسد . وقتی تعداد آزمایش زیاد باشد ، میتوان چربیسنج ها را مستقیما با جایگاه آنها تکان داد . برای این کار سرپوش مخصوص را روی جایگاه گذاشته و با دو دست چربی سنجها را تکان می دهیم . تکان دادن چربی سنج ها باید آنقدر ادامه یابد تا تمام کازئین موجود در شیر در اسید سولفوریک حل گردد . به علاوه ، برای اینکه اسید سولفوریکی که در ستون چربیسنج و آمپول انتهایی وارد شده نیز با تمام مایع مخلوط گردد ، گاهی اوقات باید چربیسنجها را وارونه نموده و این عمل را چندین بار تکرار کرد.. در آزمایشگاههای بزرگ میتوان از به همزنالکتریکی نیز برای تکاندادن و به همزدن چربیسنج ها استفاده نمود. بعد از اینکه تمام چربیسنج ها به قدر کافی تکان داده شدند ، باید دقت نمود که سطح مایع در ستون مدرج چربی سنج ها قرار گیرد. در غیر اینصورت با تغییر وضع چوبپنبه یا درهای فشنگی میتوان سطح مایع را در ستون مدرج قرار داد. در مورد درهای فشنگی معمولا به این عمل احتیاج نیست، زیرا حجم آنها طوری محاسبه شده است که سطح مایع بخودی خود در ستون مدرج قرار میگیرد . واکنش اسید سولفوریک و شیر در حین عمل تولید حرارت میکند و در نتیجه چربی سنج ها گرم میشوند و تا هنگامیکه چربیسنج ها هنوز گرم هستند، باید به ترتیب آنها را در صفحه سانتریفوژ قرار داد، بطوریکه آمپول چربیسنج متوجه مرکز و انتهای چوب پنبه یا در فشنگی در ته لوله های سانتریفوژ قرار گیرند. باید توجه داشت که در داخل سانتریفوژ همیشه تقارن چربیسنجها حفظ گردد و چنانچه تعداد چربیسنج ها فرد باشد، باید یک چربیسنج را پر از آب کرده و بدین ترتیب تعداد آنها را زوج نمود تا تقارن سانتریفوژ برقرار شود . اگر چربی سنج را پر از آب کرده و بدین ترتیب باید ابتدا چند دقیقه آنها را در حمام آب ۶۵ تا ۷۰ درجه سانتی گراد قرار داه و سپس وارد سانتریفوژ نمود ، در غیر این صورت چربی کاملا جدا نخواهد شد .
چربیسنجها باید به مدت ۳ تا ۵ دقیقه با دور ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ دور در دقیقه بچرخند . بعد آنها را از سانتریفوژ بیرون آورده و ۵ تا ۱۰ دقیقه در حمام آب ۶۵ تا ۷۰ درجه سانتی گراد قرار میدهیم بطوریکه آمپول چربی سنج به طرف بالا باشد و ستون چربی کاملا روشن و واضح گردد . بدین جهت سطح آب باید اندازه ای باشد که ستون مدرج چربی سنج در آب قرار گیرد . پس از خروج از حمام آب می توان نتیجه را قرائت نمود . برای این کار باید سطح تماس اسید را با چربی روی خط یکی از درجه ها مثلا روی صفر ، ۱ ، ۲ یا ۳ درصد آورده سپس ابتدا درجه های کامل و بعد اجزای آنها را قرائت نمود . برای تطبیق ستون چربی با درجه بندی چربی سنج ، در مورد چوب پنبه با چرخانیدن آن به طرف بالا و پایین و در مورد در های فشنگی عمل می نماییم .
بدین ترتیب که شستی را وارد سوراخ در فشنگی کرده و با فشار انگشت شست روی شستی ستون چربی را در مقابل یکی از خطوط درجه ها قرار میدهیم . باید دقت نمود که چربی در آمپول انتهایی چربی سنج وارد نشده باشد .
سطح فوقانی طبقه چربی از محل تماس پایین تر نقطه هلال با یکی از درجه ها یا اجزای آنها حساب می شود . اگر محل تماس بین دو خط قرار گیرد ، ۵/۰ خوانده می شود یا به عبارت دیگر قرائت نتیجه با تقریب ۰۵/۰ انجام می شود . چانچه در موقع قرائت نتیجه در ستون چربی حباب هوا مشاهده گردد ، مجددا باید چربی سنجها را در حمام آب قرار داد تا جبابها کاملا از بین روند .
نتیجه گیری : اگر n-n تحتانی سطح هلال ستون چربی باشد ، مقدار درصد چربی عبارت خواهد بود از : n
مثلا نسبت درصد چربی ۲- ۴/۵ یا ۴/۳ می باشد . دقت روش ژربر بطوریکه قبلا نیز اشاره شد ۰۵/۰± درصد است . برای بدست آوردن دقت بیشتر باید از یک نمونه شیر ۱۰آزمایش پشت سر هم انجام داده و حد متوسط نتایج حاصله را به عنوان نسبت درصد چربی نمونه مورد آزمایش محسوب نمو د .
روش ژربر در مورد شیرهای هموژنیزه نتایج صحیح و دقیق بدست نمی دهد مگر اینکه نمونه را چندین بار سانتریفوژ کرده و هر بار در حمام آب گذاشت تا اینکه نتیجه ثابت بدست آید . بدین جهت ، بهتر است نسبت درصد چربی اینگونه شیرها را با روشهای وزنی تعیین نمود .
توضیح درباره درجه بندی چربی سنجها و قرائت نتیجه
در روش ژربر همیشه این سئوال پیش می آید که ستون مدرج چربی سنج نسبت درصد چربی را بر حسب گرم در ۱۰۰ گرم یا گرم در ۱۰۰ میلی لیتر شیر نشان می دهد این موضوع در سالهای اخیر مورد مطالعات زیادی قرار گرفته است . بنا به عقیده Koestler , Loertscher ، چنانچه ۱۱ میلی لیتر شیر برداشت شود ، قرائت چربی سنج نسبت درصد چربی را بر حسب گرم در ۱۱۰۰ میلی لیتر شیر نشان می دهد . این امر بخصوص در مورد چربی سنجهای ساخت ژربر که طبق مقررات خاصی ساخته می شوند کاملا صادق است . بدین ترتیب برای محاسبه نسبت درصد چربی شیر بر حسب گرم در ۱۰۰ گرم میتوان نتیجه حاصله را به دانسیته شیر یعنی تقریبا ۰۳/۱ بخش نمود .
بطوریکه بعدا نیز خواهیم دید ، فدراسیون بینالمللی شیر روش Rose – Gottlieb را به عنوان روش استاندارد بین المللی و مرجع مقایسه انتخاب نموده است . این روش مانند سایر روشهای وزنی نسبت درصد چربی را بر حسب گرم بر لیتر انجام می دهد بدین جهت اخیرا در پاره ای از کشورها سعی شده است که نتایج حاصله از روش ژربر را به نتایج حاصله از روش استاندارد بین المللی نزدیک نمایند . این عمل به شکل زیر امکان پذیر است :
کاهش حجم پیپتهای معمولی ۱۱ میلی لیتری به ۱۰/۷۵ ، ۱۰/۷۷ ، ۱۰/۸۰ و ۱۰/۹۴ میلی لیتر با حفظ درجه بندی معمولی چربی سنجها .
تغییر درجه بندی چربی سنجها با حفظ پیپتهای معمولی ۱۱ میلی لیتری . مثلا در فرانسه چربی سنجهایی به نام PK به کار برده میشود که به ۶و۷ درصد درجه بندی شده و نسبت چربی را بر حسب گرم چربی در ۱۰۰ گرم شیر نشان میدهند . د رحالیکه در آلمان و ممالک اسکاندیناوی به جای پیپتهای ۱۱ میلی لیتری پیپتهای ۱۰/۷۵ میلیلیتری ، در هلند پیپتهای ۱۰/۷۷ ، در ایرلند ۱۰/۸۰ ، در ناگلستان پیپتهای ۱۰/۹۴ میلی لیتری بکار برده می شود . در ایران پیپتهای ۱۰/۷۵ میلی لیتری و چربی سنجهای معمولی ژربر استاندارد گردیده است .
اشکالات کار
گاهی اوقات بین چربی و اسید طبقات سیاه رنگی تشکیل میگردد. این اشکالات در اثر این بوجود می آیند که یا شیر روی اسید بد قرار گرفته یا اسید دارای ناخالصی بوده یا ذراتی از چوب پنبه جدا گردیده است در چنین مواردی بهتر است آزمایش دوباره تکرار گردد . بعضی مواقع چربی کاملا جدا نمی شود علت این امر این است که یا چربی سنج سرد شده یا مقدار الکل آمیلیک کافی نبوده است . در حالت اول کافی است چربی سنج را دوباره گرم کرده و در حلات دوم بهتر است آزمایش مجددا تکرار شود .
شستشوی چربیسنجها
شستشوی چربی سنجها باید بلافاصله پس از اتمام آزمایش و تا هنگامیکه هنوز گرم هستند انجام گیرد زیرا شستشوی چربی سنجهای سرد بمراتب مشکلتر است . برای شستشوی چربی سنجها ابتدا در های آنها را برداشته و مایع محتوی آنها را در یک ظرف چینی یا پلاستیکی خالی میکنیم ، سپس چربیسنجها را در آب گرم ۴۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد فرو برده و چند بار پر و خالی مینماییم و بالاخره آنها را با آب سرد شسته و وارونه ، بطوریکه ، آمپول انتهایی به طرف بالا قرار گیرد در جایگاه خود میگذاریم تا کاملا خشک شوند . اگر در آب شستشو مقداری سود وارد کنیم و چربیسنجها را همیشه بموقع خالی نماییم ، احتیاج به استعمال برس و غیره نیست . به کمک حمام فوکوما نیز میتوان چربی سنج را در مدت ۱تا۲ دقیقه کاملا شستشو نمود .
توجه: الکل آمیلیکی که در روش ژربر به کار برده میشود باید عاری از چربی باشد. بدین جهت هربار که الکل آمیلیک جدید وارد آزمایشگاه میگردد باید از نقطه نظر چربی مورد آزمایش قرار گیرد . برای این کار ۱۰ میلی لیتر اسید سولفوریک ژربر در یک چربی سنج کاملا تمیز و بدون چربی وارد نموده ۱۱ میلی لیتر آب و ۱ میلی لیتر الکل آمیلیک به آن اضافه نموده مطابق روش ژربر عمل مینماییم . در ستون چربی سنج به هیچ وجه نباید چربی ملاحظه گردد .
ذ – روش Milko – Tester MK II
با این روش می توان نسبت درصد چربی شیر را درعرض ۳۰ ثانیه تعیین نمود . طرز کار دستگاه که بوسیله کمپانی دانمارکی N . Foss Electric . ساخته می شود بدین ترتیب است که ابتدا مقدار ۳۵ تا ۴۰ میلی لیتر شیر را در شیشه مخصوص نمونه وارد می نماییم . وقتی لوله داخلی شیشه در شیر وارد شد ، پمپ مخصوص دستگاه بکار افتاده و شیر را از داخل شیشه مخصوص نمونه می مکد .
شیر ابتدا از یک صافی گذشته و بعد در یک لوله مارپیچ که در داخل حمام آب ۶۰تا ۶۱ درجه سانتی گراد قرار دادرد وارد شده و گرم می شود ، سپس چربی شیر در یک دستگاه همگن چهار مرحله ای همگن شده و شیر بطرف پیپت مخصوصی رانده می شود بعد با فشار یک دکمه کنترل رقت معینی از شیر همونیژه با محلولی که در عین حال پروتئینهای شیر را در خود می گیرد بدست آمده و مایع وارد ظرف اندازه گیری انتقال نور می گردد و انتقال نور بوسیله یک سلول فوتو الکتریک که روی یک گالوانومتر عمل می کند اندازه گیری می شود و بدین ترتیب غلظت گویچه های چربی شیر تعیین شده و نسبت دصد چربی شیر روی صفحه ای که در قسمت جلوی دستگاه قرار دارد به وسیله عقربه نشان داده میشود .