کیفیت ترکیبات شیر (1)

1- ترکیب شیر

در پستانداران شیر به منظور تأمین نیازهای غذایی نوزادان آن‌ها ترشح و تولید می‌شود. انسان سالیان سال از این امر استفاده کرده و از شیر گاو، گاومیش، و بز و گوسفند (حدود 500-450 میلیون تن شیر در سال در سراسر جهان) به عنوان یکی از بهترین اجزای رژیم غذایی خود بهره جسته است.
ترکیب شیر در پستانداران مختلف تا حدودی متفاوت می‌باشد. در نهنگ (Whale) و گراز به منظور تأمین انرژی بیشتر برای نوزاد، مقدار چربی در شیر این حیوانات بالغ بر 40% می‌باشد. شیر فیل حاوی 20% چربی بوده و در گوزن شمالی چربی حدود 15% است. شیر گاو تا حدودی مشابه شیر انسان و مقدار چربی آن به 4% می‌رسد.
گاو نسبت به نیاز گوساله خود شیر بیشتری تولید می‌کند و به همین دلیل انسان از این امر بهره‌مند می‌شود. با اجرای برنامه‌های اصلاح نژاد مقدار و کیفیت شیر گاو افزایش پیدا کرده و تا حد زیادی بهبود یافته است.
شیر گاو حاوی 87/4% آب و حدود 12/6% مواد جامد (کل مواد جامد) می‌باشد، مواد جامد از 3/9% چربی، 3/2% پروتئین، 4/6% لاکتوز (بدون آب) و 0/9% سایر مواد مثل مواد معدنی، ویتامین و غیره تشکیل شده است (شکل 1). ترکیبات غیر از آب به اشکال فیزیکی مختلفی در شیر حضور دارند مثل محلول (لاکتوز)، کلوئیدی (پروتئین) و امولسیون در آب (لیپیدها یا چربی شیر) که این خصوصیات فیزیکی جهت تسهیل جداسازی تجارتی و تجزیه‌ای ترکیبات اصلی شیر مورد استفاده قرار می گیرند.
شکل 1: ترکیب اصلی شیر

2- اندازه‌گیری ماده جامد کل در شیر

ماده‌ی جامد تام (total solids) بسادگی و با تبخیر آب شیر و محاسبه مواد باقیمانده قابل اندازه‌گیری است. در مورد روش مرجع شرایط آزمایش به دقت کنترل شده و در گرمخانه به مدت دو ساعت مقدار پنج گرم از شیر حرارت داده می‌شود تا زمانی‌که مقدار ماده‌ی باقیمانده ثابت بماند. به تفصیل این روش‌ها در استاندارهای "AOAC" "IDF" و "ISO" شرح داده شده‌اند. باید ماده جامد حاصل در اتمسفر خشک (دسیکاتور) به دقت نگهداری شود و قبل از توزین سرد گردد. زیرا لاکتوز شیر به شدت آبدوست بوده و به سرعت آب محیط را جذب می‌کند و بنابراین توزین مواد جامد نادرست خواهد بود.
در مورد فرآورده‌هایی نظیر ماست و یا انواع شیرهای کشت شده (cultured milks) که حاوی مقادیر زیادی از اسیدهای فرار می‌باشند لازم است ابتدا با هیدروکسید سدیم یا اکسید روی خنثی شوند به‌طوری‌که اسیدهای موجود به این مواد متصل شده و از به هدر رفتن و خروج آن‌ها در هنگام حرارت دادن جلوگیری شود. وزن ماده خنثی‌کننده افزوده شده در پایان توزین نیز باید مدنظر قرار گیرد.
همچنین از ترازوهای رطوبتی (توزین رطوبتی) جهت تعیین سریع مقدار ماده‌ی جامد کل شیر استفاده می‌شود. این روش ترکیبی از ترازو و لامپ مادون قرمز است که می‌توان از آن جهت اندازه‌گیری ماده خشک کل شیر استفاده نمود اما از این وسایل بیشتر در اندازه‌گیری رطوبت (آب) محصولات و فرآورده‌های شیر استفاده می‌گردد.
از اجاق‌های مایکروویو (Microwave ovens) نیز جهت اندازه‌گیری سریع ماده خشک شیر استفاده می‌شود. این روش‌های سریع باید گاهی اوقات توسط روش مرجع کنترل شوند.
در گذشته زمانی‌که مقدار ماده خشک تام به عنوان تنها معیار محاسبه بهای شیر به دامدار به شمار می‌رفت، جهت اندازه‌گیری ماده خشک تام شیر از پی پت‌های مکانیکی استفاده می‌شد. این پی پت‌ها از طریق یک مجرای تونل مانند به اجاق خشک‌کن متصل شده و درنهایت به یک ترازو منتهی می‌گردید. اما امروزه ترکیب ماده خشک کل شیر اهمیت زیادی در محاسبات تجاری ندارد و پرداخت به دامدار براساس درصد چربی و ماده جامد بدون چربی و یا چربی و پروتئین صورت می‌گیرد ماده خشک تام شیر ترکیبی است از چربی شیر (3/9%) و مواد جامد بدون چربی (Solids Not Fat = (%8/7) SNF) که برخی اوقات به عنوان ترکیب جامد غیر از چربی شیر به آن اشاره می‌شود non Fat Milk solids = NFMS

3- اندازه‌گیری مواد جامد بدون چربی (SNF) در شیر

ماده جامد بدون چربی (SNF) طبق تعریف کل ماده‌ی خشک شیر به غیر از چربی آن است بنابراین روش مرجع اندازه‌گیری آن با محاسبه ماده خشک کل شیر از طریق خشک کردن در اتوو و کم کردن مقدار چربی شیر از آن بدست می‌آید.
SNF = TS - FAT
بسیاری از فرآورده‌های شیر مثل خامه، کره و ... از چربی جدا شده تهیه می‌شوند و از این رو در مقایسه با ماده جامد بدون چربی ارزش تجارتی متفاوتی پیدا می‌کنند.
از آنجائی‌که در بعضی کشورها مقدار ماده جامد بدون چربی (SNF) معیار پرداخت به دامدار به شمار می‌رود، بنابراین همواره نیاز به سیستم‌های اندازه‌گیری سریع‌تری وجود داشته است.
به این ترتیب روش اجاق خشک‌کن مکانیکی برای محاسبه ماده خشک کل و سیستم‌های و اندازه‌گیری چربی به روش ژربر، برای اندازه‌گیری ماده خشک تام (TS) چربی و در نتیجه ماده جامد بدون چربی (SNF) مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
اندازه‌گیری وزن مخصوص شیر با استفاده از آب سنج (هیدرومتر) یا شیر سنج (لاکتومتر) (شکل 2) همراه با اندازه‌گیری چربی شیر به روش ژربر نیز به عنوان روش معمول تعیین چربی و ماده جامد بدون چربی (SNF) بکار می‌روند. این روش براساس اختلاف وزن مخصوص چربی (0/93) و آب (1/-) و ماده جامد بدون چربی (SNF) شیر (1/6) می‌باشد. مشاهده شده است که وزن مخصوص شیر در درجه حرارت استاندارد (C20) به مقدار چربی و ماده جامد بدون چربی (SNF) آن بستگی دارد. از این رو با اندازه‌گیری چربی (ژربر) و دانسیته می‌توان میزان ماده جامد بدون چربی، (SNF) را محاسبه کرد. فرمول زیر بر اساس اندازه‌گیری ماده جامد بدون چربی (SNF) دانسیته و چربی در هزاران نمونه شیر به دست آمده است:
شکل 2: نمای یک آب سنج (هیدرومتر) که برای اندازه‌گیری ماده جامد بدون چربی در شیر بکار برده می‌شود.

TS ماده خشک تام و D وزن مخصوص در C °20 است. این فرمول مقدار ماده جامد بدون چربی: (SNF) را به صورت تقریبی در یک نمونه شیر مشخص می‌سازد.
(SNF) باید توجه داشت که می‌توان خطا در تعیین وزن مخصوص را با استفاده از هیدرومتر و ترمومترهای تنظیم شده به حداقل رساند. با این حال اندازه‌گیری مقدار ماده جامد بدون چربی از طریق وزن مخصوص در بهترین شرایط نیز به صورت تقریبی مقدار آن را نشان می‌دهد.
وسایل اندازه‌گیری چربی، پروتئین و لاکتوز که با اشعه مادون قرمز کار می‌کنند نیز می‌توانند ماده‌ی جامد بدون چربی شیر (SNF) یا ماده خشک تام شیر را محاسبه کنند در صورتی که مقدار مواد معدنی شیر از آن کسر شود.ماده جامد بدون چربی (8/7%) تشکیل شده است از پروتئین (3/6%)، لاکتوز (4/6%) همراه با ویتامین‌ها و مواد معدنی که در حدود 0/9% آن را تشکیل می‌دهند می‌شوند. دقت در محاسبه ماده جامد بدون چربی (SNF) با این روش به تنظیم کردن دقیق ابزار مادون قرمز جهت اندازه‌گیری پروتئین و لاکتوز بستگی دارد و همچنین در مورد سایر ترکیبات نیز این وسایل باید از دقت کافی برخوردار باشند در واقع اندازه‌گیری سایر ترکیبات با استفاده از روش مرجع اندازه‌گیری پروتئین و لاکتوز و سپس کم کردن مقدار آن‌ها از مقدار ماده جامد بدون چربی تام (SNF) بدست می‌آید. که در حدود 0/92% می‌باشد. این درصد در افراد گله متفاوت است.
ترکیب شیر در میان گاوهای یک نژاد و همچنین نژادهای مختلف متفاوت است. همچنین در طول دوره شیرواری (لاکتاسیون)، فصول مختلف و مناطق جغرافیایی اختلافاتی نشان می‌دهد و عوامل مختلفی بر روی آن مؤثرند. ترکیبات شیر اهمیت خاصی دارند زیرا مقدار محصولات و فرآورده‌های ساخته شده از شیر به کیفیت و مقدار ترکیبات خاصی در شیر خام بستگی دارند. (فصل 8) از آنجائی‌که قیمت ماده خام (شیر)، 70% قیمت محصول نهایی را تشکیل می‌دهد بنابراین ارزش هر لیتر شیر مستقیماً به کیفیت ترکیبات آن بستگی دارد. لذا پرداخت بهای شیر به دامدار صرفاً بر اساس حجم و مقدار شیر کاری غیرمنطقی است. به همین دلیل در بسیاری از کشورها، پرداخت به دامدار بر اساس کیفیت ترکیب شیر صورت می‌گیرد.

4- ترکیبات اصلی

4-1- چربی

چربی‌ها و لیپیدهای موجود در شیر به طورکلی تحت عنوان چربی شیر یا چربی کره (Butter fat) نامیده می‌شوند. براساس قوانین بیولوژی و با توجه به وجود مقادیر زیادی کربن در ترکیب چربی‌ها، این ترکیبات به عنوان مواد مغذی "ذخیره شده" با انرژی زیاد و یا پرکالری به حساب می‌آیند. ساختار اصلی این مواد در پی استریفیه شدن اسیدهای چرب با گلسیرول تشکیل می‌شود.(شکل 3)
R, R", R" علائم اختصاری نشان‌دهنده اسیدهای چرب می‌باشند که می‌توانند مشابه و یا متفاوت باشند. اسیدهای چرب نوعی اسید آلی می‌باشند که از زنجیره‌های هیدروکربنی یا گروه کربوکسیل (COOH-) که در یک انتهای آن قرار دارد تشکیل شده‌اند. این زنجیرها می‌توانند کوتاه، بلند، اشباع یا غیراشباع باشند.
در اسیدهای چرب اشباع پیوند دوگانه وجود ندارد، در اسیدهای چرب غیراشباع یک، دو و یا تعداد زیادی از باندهای دوگانه وجود دارد. در روغن ماهی و روغن گیاهی اسیدهای چرب غیراشباع دارای باندهای دوگانه زیادی هستند اما در چربی حیوانی اسیدهای چرب بیشتر از نوع اشباع می‌باشند. اسیدهای چرب در چربی شیر نیز از نظر طول و درجه غیراشباع بودن متفاوت می‌باشند و این تفاوت‌ها می‌تواند سبب بروز اثرات مختلفی بر خصوصیات تغذیه‌ای و کیفیت و ویژگی‌های مختلف فرآورده‌های حاصل از آن بشود. چربی شیر بیشتر حاوی اسیدهای چرب با زنجیره‌ی کوتاه است (C4,C6)، اسیدهای چرب اصلی موجود در شیر در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول شماره 1: اسیدهای چرب اصلی شیر

اسیدهای چرب اشباع شده	تعداد اتم‌های کربن: تعداد باندهای دوگانه	مقدار تقریبی (% وزنی)
بوتیریک کاپروئیک کاپریلیک کاپریک لوریک میریستیک پالمیتیک استئاریک	4:0 6:0 8:0 10:0 12:0 14:0 16:0 18:0	2/8 2/3 1/1 3/0 2/9 8/9 24 13/2
اسیدهای چرب غیراشباع
میریستولئیک پالمیتولئیک اولئیک لینولئیک لینولنیک	14:1 16:1 18:1 18:2 18:3	0/7 1/8 29/6 2/1 0/5

منبع: Campbell and Marshall (1975)

شکل 3: ساختار ملکول چربی

4-1-1- اندازه‌گیری چربی

مقدار و نوع چربی از نظر تجارتی و تغذیه‌ای در صنایع شیر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بنابراین اندازه‌گیری چربی شیر یکی از اقدامات اولیه‌ای است که متخصصین شیمی صنایع شیر از سال‌های 1800 به آن مبادرت ورزیده‌اند، اولین روش‌های اندازه‌گیری مقدار چربی، روش‌های استخراج در حلال بودند که، پس از هضم اولیه مقدار مشخصی از نمونه شیر جهت آزادسازی چربی آن، چربی توسط حلال‌ها استخراج گردیده و پس از تبخیر حلال‌ها چربی استخراج شده توزین و سپس مقدار چربی شیر با فرمول زیر محاسبه می‌گردد:

این چنین روش‌های وزنی هنوز هم به عنوان روش‌های مرجع اندازه‌گیری چربی بکار می‌روند و طبق تعریف چربی شیر همان مقدار اندازه‌گیری شده در این روش‌هاست. روش مرجع برای اندازه‌گیری چربی شیر روش "Rose-Gottlieb" می‌باشد که در آن الکل و آمونیاک به 10گرم شیر اضافه می‌شود. الکل موجب رسوب پروتئین شده و چربی آزاد می‌گردد. آمونیاک پروتئین را حل کرده و سپس چربی شیر توسط دی اتیل‌اتر و پترولیوم اتر استخراج می‌شود. حلال جدا شده تبخیر و چربی خشک شده توزین می‌گردد این روش جهت اندازه‌گیری چربی شیر و برخی از فرآورده‌های آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم‌های کامل‌تر هضم با استفاده از اسید هیدروکلریک انجام می‌شود که برای بعضی از فرآورده‌های شیر و غذاهای حاوی شیر مثل بعضی دسرها که غیر از شیر مواد دیگری نیز در آن‌ها وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش‌های استخراج با حلال بسیار پرهزینه و طولانی می‌باشند، به همین دلیل روش‌های سریع‌تری جهت اندازه‌گیری چربی به کار می‌روند.
به منظور کاهش هزینه و افزایش سرعت آزمایش روش‌های بوتیرومتریک ابداع شدند. این روش‌ها در تعیین مقدار چربی تفاوت‌هایی با هم نشان می‌دهند اما اساس همه‌ی آن‌ها یکسان بوده و همگی برای اندازه‌گیری چربی شیر و سایر فرآورده‌های آن قابل استفاده می‌باشند.
در روش ژربر (Gerber) حجم معینی از شیر (ml 10/94 در انگلستان) توسط پی پت برداشته شده و در لوله آزمایش مخصوص بنام بوتیرومتر ریخته می‌شود و سپس اسید سولفوریک و الکل آمیلیک به آن افزوده می‌گردد (شکل 4). مخلوط شدن اسید سولفوریک غلیظ با آب موجود در شیر حرارت تولید می‌کند که این حرارت سبب هضم پروتئین نمونه شیر می‌شود. با کمک الکل آمیلیک چربی شیر آزاد شده و سپس لوله در شرایط استاندارد در سانتریفوژ قرار داده می‌شود. پس از آن نمونه سانتریفوژ شده در حمام آب گرم C °65 قرار داده شده و مقدار چربی نمونه مستقیماً از قسمت مدارج بوتیرومتر خوانده می‌شود. بابکوک (Babcock) روش دیگری از انواع بوتیرومتری است که در آمریکا به طور گسترده‌ای مورد استفاده می‌باشد.
به منظور ایمنی و دقت بیشتر، ترکیبات قلیایی به جای اسیدسولفریک مورد استفاده قرار گرفتند اما این مواد در ایجاد واکنش هضمی کارایی اسید سولفوریک را نداشته و به همین منظور بندرت استفاده می شوند.

شکل 4: بوتیرومتر مخصوص چربی شیر

بنابراین آزمایش چربی دارای دو تاریخچه می‌باشد: تکامل روش‌های وزنی که هنوز هم به عنوان روش مرجع کاربرد دارند و روش‌های معمول بوتیرومتریک، روش بوتیرومتری به عنوان یک روش اصلی در کنترل کیفیت شیر از اوایل سال‌های 1900 تا اواخر دهه 1960 مورد توجه بوده است. همچنین این روش در آزمایشگاه‌هایی که با حجم زیادی نمونه سروکار دارند و با هدف اصلاح نژاد گله و یا پرداخت بهای شیر این آزمایشات را انجام می‌دهند، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما با وجود وسایل خودکار جهت افزودن اسید سولفوریک و الکل آمیلیک در آزمایشگاه‌ها، هنوز هم این روش خطراتی در بر داشته و با مقررات ایمنی کار مغایرت دارد. علاوه بر آن استفاده از حجم بالای اسید نیاز به کربنات سدیم برای خنثی کردن را افزایش می‌دهد. و حتی پس از آن هم می‌تواند مشکلات زیادی را در سیستم تخلیه و فاضلاب آزمایشگاه ایجاد نماید. بنابراین ظهور نسل سوم آزمایش‌های اندازه‌گیری چربی چندان دور از ذهن نبود آزمایش‌های نسل سوم نوعی آنالیز ابزاری است که در اوایل دهه 1960 مطرح گردید. این روش‌ها امروزه به طور گسترده‌ای به صورت دستی، نیمه اتوماتیک و اتوماتیک و حتی انواع مورد استفاده در خط تولید کاربرد دارند. به هرحال روش‌های ابزاری نیاز به تنظیم دارند که این کار هنوز توسط روش‌های مرجع مثل رزگوتلیب یا ژربر صورت می‌گیرد.

4-1-2- کیفیت: تقلب در چربی شیر

چربی‌های زیادی وجود دارند که از چربی شیر ارزان‌تر می‌باشند، از این روش‌هایی که تا کنون به کار رفته‌اند به منظور اندازه‌گیری چربی واقعی شیر و نه یک جایگزین کم‌ارزش‌تر از آن ابداع شده‌اند. اساس روش‌های تفریق چربی شیر از سایر چربی‌ها بر این استوار است که چربی شیر حاوی نسبت قابل ملاحظه‌ای از اسید چرب فرار با وزن مولکولی پایین می‌باشد که در آب محلولند. این مسئله اساس کارهای اولیه جهت تعیین خلوص چربی شیر بوده است.
گروهی از اولین آزمایش‌گران تحقیقات گسترده‌ای در تعیین خلوص چربی شیر که در روش Reichert - Polensk - Kirschner به اوج خود می‌رسد انجام داده‌اند.
این روش شامل تخلیص و استخراج چربی شیر (حدود 20 گرم) از شیر و تیتراسیون اسیدهای چرب محلول می‌باشد که با بخار تحت شرایط خاص به دقت تقطیر می‌شوند (Reichert)
شاخص Polensk یا ارزش اسیدهای چرب فرار غیرمحلول توسط تیتراسیون محلول الکلی اسیدهای چرب غیرمحلول مشخّص می‌شود. شاخص Kirschner به قابلیت حل بوتیرات نقره در محلول رقیق نیترات نقره بستگی دارد و این درحالی است که نمک‌های نقره اسیدهای چرب سنگین در عمل غیرمحلول می‌باشند.
ارزش Reichert در مورد چربی کره خالص عددی بین 24-33 می‌باشد و در مورد آزمایش‌های رایج، معمولاً این روش جهت اندازه‌گیری کافی است. در واقع اگر این عدد بالاتر از 24 باشد نیازی به انجام روش Kirschner’ Polenske نیست.
روش‌های جدید شامل مقایسه پروفیل اسیدهای چرب شیر که توسط گازکروماتوگرافی اندازه‌گیری شده‌اند یا اعدادی است که در بررسی‌ها و تحقیقات بدست آمده است (فصل 7).

4-2- پروتئین

پروتئین‌ها به دلیل اهمیت‌شان در تغذیه انسان و همچنین تأثیری که بر ویژگی‌های فرآورده‌های شیر می‌گذارند، با ارزش‌ترین ترکیب شیر به شمار می‌روند این امر همراه با روش‌های سریع آزمایشگاهی موجود، موجب افزایش استفاده از پروتئین به عنوان یک عامل کیفیت در پرداخت بهای شیر به دامدار گردیده است.
پروتئین‌ها ترکیبات آلی پیچیده با وزن مولکولی بالا می‌باشند که در ساختمان آن‌ها کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، فسفر، و عوامل دیگری وجود دارد. مولکول‌های پروتئین از اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که از طریق پیوند پپتیدی بهم متصل شده و زنجیرهای بزرگی را می‌سازند.
(شكل 5).

شکل 5: ساختمان مولکول پروتئین با سه اسید آمینه

از آنجائی‌که پروتئین‌ها از انواع مختلف اسیدهای آمینه تشکیل می‌شوند، تنوع ساختمانی در این مولکول‌ها زیاد می‌باشد، مطالعه این ترکیبات کاری پیچیده و مشکل است.

4-2-1- اندازه‌گیری پروتئین

عامل مشترک در تمام پروتئین‌ها، وجود نیتروژن به مقدار ثابت می‌باشد که این مسئله در قرن نوزدهم منجر به ابداع روشی برای اندازه‌گیری آن توسط شیمیدان دانمارکی Kjeldahl گردید که بعدها در کارخانه‌های آبجو سازی مشغول به کار شد. او روشی را تکمیل کرد که به عنوان روش کلاسیک مرجع برای اندازه‌گیری پروتئین شناخته شد. این روش نتیجه مهارت‌های فنی کارشناسان و آزمایشگران گذشته است که همچنان در طول زمان باقی مانده و هنوز هم به عنوان روش مرجع اندازه‌گیری پروتئین استفاده می‌شود.
در روش کجلدال به 10 گرم شیر اسیدسولفوریک غلیظ و سولفات پتاسیم اضافه می‌شود (جهت افزایش دما در طی عمل هضم) که در نتیجه عمل هضم پروتئین صورت می‌گیرد. عامل فعل و انفعال (catalyst) این واکنش سولفات مس می‌باشد. مواد آلی در طی فرایند هضم اکسیده شده و نتیروژن به سولفات آمونیوم تبدیل می‌شود. پس از اتمام فرایند هضم و خنک کردن آن محلول غلیظ هیدروکسید سدیم اضافه شده و قلیایی می‌شود. به این ترتیب آمونیاک حاصل از فرایند هضم از نیتروژن آزاد شده و در داخل اسید سولفوریک یا اسید استاندارد دیگری تقطیر گردیده و با تیتراسیون مقدار آن محاسبه می‌شود.
به این ترتیب پروتئین تام یا خام (Crude) بر اساس مقدار نیتروژن موجود در نمونه محاسبه می‌شود. جهت ضریب تبدیل نیتروژن و محاسبه مقدار پروتئین کجلدال باید توجه داشت که نیتروژن 16% وزن پروتئین میانگین را تشکیل می‌دهد. بنابراین با ضرب کردن مقدار نیتروژن محاسبه شده در عدد 6/25 (6/38 برای شیر) می‌توان مقدار پروتئین را محاسبه نمود.
در سال‌های اخیر اطلاعات مربوط به ترکیب پروتئین در شیر پیشرفت زیادی داشته است و هنوز هم با وجود دانش جدید، روش کجلدال به عنوان روش مرجع مورد تأیید همه می‌باشد.
روش‌های آزمایشگاهی دیگری نیز برای اندازه‌گیری پروتئین شیر وجود دارد. از روش‌های ابزاری با استفاده از اتصال رنگ و یا اشعه مادون قرمز نیز استفاده می‌شود اما هنوز هم کالبیره کردن این روش‌ها بر اساس روش کجدال صورت می‌گیرد. همچنین ترکیبات نیتروژنی دیگری در شیر وجود دارد که مقدار آن‌ها با روش کجدال محاسبه می‌شود، و به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند: کازئین‌ها، پروتئین‌های سرم و نیتروژن غیرپروتئینی (NPN). این طبقه‌بندی توسط Rowland انجام شده است. او با استفاده از رسوب دهی پروتئین‌ها بوسیله اسید مقدار نیتروژن هر فراکسیون را با روش کجدال اندازه‌گیری نمود.
روش رولند شامل سه بار اندازه‌گیری به روش کجلدال می‌باشد. ابتدا تعیین و محاسبه مقدار نیتروژن تام (کل) با روش کجلدال است. مرحله دوم رسوب پروتئین حقیقی با استفاده از اسید تری کلرواستیک 12% و اندازه‌گیری نیتروژن رسوبات به روش کجلدال است که مقدار پروتئین حقیقی را نشان می‌دهد. همچنین می‌توان مقدار نیتروژن تراویده را برای به دست آوردن نیتروژن غیرپروتئینی اندازه‌گیری کرد و پس از آن اعداد حاصل را در فرمول زیر قرار داد:
پروتئین حقیقی = NPN - پروتئین کل
در روش رولند کازئین شیر با استفاده از اسیداسیتک و استات سدیم رسوب داده می‌شود و سپس نیتروژن محلول محاسبه می‌گردد. این روش‌ها به صورت گسترده‌ای مورد مطالعه قرار گرفته و به عنوان روش‌های استاندارد بین المللی جهت محاسبه پروتئین‌های مختلف شیر بکار می‌روند.
مطالعات و آزمایش‌های نمونه‌های شیر فله نشان داده است که 76% پروتئین کل به صورت کازئین، 18% پروتئین سرم و 6% نیتروژن غیر پروتئینی (NPN) است (جدول 2). قسمت کازئینی پروتئین مهم‌ترین بخش شیر است زیرا ارزش اقتصادی بالایی داشته و در صنایع پنیر سازی اهمیت فراوانی دارد در حالی‌که پروتئین سرم و نیتروژن غیر پروتئینی توسط آب پنیر خارج می‌گردد: اخیراً به دلیل ویژگی‌های مطلوب پروتئین‌های سرم این بخش از پروتئین شیر نیز ارزش خاص خود را پیدا کرده و توسط اولترافیلتراسیون از آب پنیر استخراج می‌شود. قسمت نیتروژن غیر پروتئینی از مواد نیتروژنی با وزن مولکولی کم تشکیل شده است که توسط اسیدهای تری کلراستیک 12% در روش رولند رسوب شیر نمی‌کنند. حدود نیمی از NPN به عنوان اوره در نظر گرفته می‌شود.
در بسیاری کشورها اساس پرداخت بهای شیر، پروتئین تام (Crude) می‌باشد (نیتروژن بدست آمده در روش کجلدال از × 6/38) اما در فرانسه که یکی از مهم‌ترین تولیدکنندگان پنیر در دنیا است پروتئین حقیقی به عنوان شاخص پرداخت در نظر گرفته می‌شود که با کم کردن - NPN نیتروژن تام در روش کجلدال بدست می‌آید پروتئین (NPN نیتروژن تام در کجلدال). البته ممکن است در این معادلات 6% کمتر از آنچه باشد که در پروتئین تام بدست می‌آید.

جدول 2: اجزاء پروتئین در شیر (برحسب درصد)

	شیر (درصد)	پروتئین تام (درصد)
پروتئین تام (TP-NPN) کازئین پروتئین‌های آب پنیر نیتروژن غیر پروتئینی (NPN) پروتئین تام (خام) (TP)	3/06 2/48 0/58 0/18 3/25	94 76/3 17/9 5/8 100

منبع:Harding and Royal (1974b)

4-2-2- چشم‌انداز

باتوجه به مشکلات روش کجلدال، به نظر می‌رسد این روش با روش دو ماس (Dumas) جایگزین شود. پروتئین‌های مختلف شیر تأثیر گوناگونی بربازده تولید پنیر و پنیر سازی دارند باور این است که K کازئین (کاپاکازئین BB) خصوصیات پنیر سازی را بهبود و افزایش می‌دهد و اصلاح نژاد گاوهای نر با روش‌های آزمایش اسپرم بر این اساس صورت می‌گیرد. تحقیقات آینده بر پایه آزمایش‌های و تعیین ارتباط بین ژنوتیپ‌های مربوط به پروتئین شیر، تولید شیر و خصوصیات فراوری شیر خواهد بود. این کار آغازی برای اصلاحات ژنتیکی در جهت بهبود خواص کیفی و ترکیبی شیر است که به‌طور مستقیم بر خصوصیات فراوری و محصولات شیر هم تأثیر می‌گذارد.

4-3- لاکتوز

لاکتوز بجز آب، 4/6% ترکیب اصلی شیر را تشکیل می‌دهد. لاکتوز یا قند شیر، اصلی‌ترین کربوهیدرات شیر اکثر پستانداران است. بنابراین شیر پستانداران منبع اصلی لاکتوز به شمار می‌رود که- یکی از مهم‌ترین دی ساکاریدهای طبیعی می‌باشد. لاکتوز از دو مولکول تشکیل D- گلوکزو D- گالاکتوز (شکل 6) تشکیل شده که توسط آنزیم لاکتاز به این دو بخش شکسته می‌شود.
لاکتوز نقش مهمی در ویژگی‌های محصولات تغلیظ شده (کندانسه) شیر دارد. همچنین این قند منبع کربوهیدرات لازم جهت فعالیت باکتری‌هایی را فراهم می‌کند که موجب ترش شدن شیر می‌شوند (شکل 4) ترش شدن در حضور باکتری‌هایی صورت می‌گیرد که در درجه حرارت اتاق قادر به رشد می‌باشند (باکتری‌های مزوفیل) و همچنین لاکتوز منبع کربوهیدرات برای کشت‌های آغازگر مورد استفاده در تولید ماست و پنیر سازی می‌باشد که در طی مراحل مختلف فرآیند لاکتوز را به اسید لاکتیک تبدیل می‌کنند.
قسمت اعظم لاکتوز شیر درفرایند پنیر سازی بدون تغییر باقی مانده و به صورت محلول در آب پنیر خارج می‌شود. در سال‌های اخیر به کمک روش‌های اولترافیلتراسیون پروتئین‌های سرم‌شیر از آب پنیر بازیافت شده و لاکتوز جدا شده جهت و تولید گلوکز و گالاکتوز هیدرولیز می‌شود. از این مواد به عنوان شیرین کننده در شیرینی و شکلات استفاده می‌شود. همچنین از لاکتوز به تنهایی در صنایع دارویی به عنوان پوشش قرص‌ها استفاده می‌شود.
روش‌های مختلفی جهت اندازه‌گیری لاکتوز وجود دارند. آزمایش کلرامین -T روش اکسید اسیون احیاء شناخته شده‌ای است که در آن پس از رسوب دادن و خارج ساختن چربی و پروتئین به وسیله اسید تنگستیک (acid Tungstic)، لاکتوز با استفاده از هیپویدیت (hypo- iodite) حاصل از واکنش بین یدید پتاسیم و کلرامین -T اکسید می‌شود. پس از اسیدی شدن، هیپویدیت باقی مانده پس از اکسیداسیون لاکتوز، به عنوان ید تیتر می‌شود که این عمل با استفاده از محلول استاندارد تیوسولفات سدیم انجام می‌گیرد و نشاسته معرف این واکنش است.
روش پلاریمتری نیز برای اندازه‌گیری لاکتوز مورد استفاده قرار می‌گیرد که در این روش ابتدا چربی و پروتئین شیر توسط استات روی رسوب داده شده و سپس مخلوط از صافی عبور داده می‌شود. سپس ضریب شکست نور این محلول اندازه‌گیری می‌گردد. ضریب شکست نور مشاهده شده با طول موج nm 589/44 با آنچه که از محلول استاندارد لاکتوز به دست آمده است مقایسه شده و مقدار لاکتوز نمونه اندازه‌گیری می‌شود.
شکل 6: ساختمان مولکول لاکتوز
به دلیل اختصاصی بودن روش‌های آنزیمی، در سال‌های اخیر این روش‌ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. دو روش فوق ممکن است تحت تأثیر عوامل دیگری قرار گیرند یعنی حضور سایر عوامل اکسیدکننده و احیاءکننده و یا مواد فعال نوری می‌توانند در اندازه‌گیری دقیق لاکتوز تداخل ایجاد کنند.
در روش آنزیمی که نسبت به لاکتوز کاملاً اختصاصی عمل می‌کند، دی ساکارید توسط بتا گالاکتوزید از هیدرولیز شده و گلوکز و بتا- گالاکتوز آزاد می‌شوند به طوری‌که با اندازه‌گیری هر یک از این ترکیبات می‌توان مقدار کمی لاکتوز نمونه مورد آزمایش را اندازه‌گیری نمود.
روش (High Performance liquid chromatography) HPLC نیز برای اندازه‌گیری لاکتوز شیر به کار می‌رود. ابتدا قند با استفاده از ستون تجزیه، جدا شده (ستون تبادل کاتیونی در اینجا مؤثر است) و پس از جدا شدن لاکتوز با استفاده از یک شناساگر اندکس انکساری مقدار آن محاسبه می‌شود.
رایج‌ترین روش اندازه‌گیری لاکتوز در شیر بر اساس روش‌های جذب مادون قرمز می‌باشد در این‌جا چربی، پروتئین و لاکتوز همگی اندازه‌گیری می‌شوند. اما کالبیره کردن این روش‌ها بر اساس همان روش‌های مرجع شرح داده شده در قبل صورت می‌گیرد.
منبع مقاله :
F،HARDING؛ (1385)، شیر و کیفیت آن، دکتر گیتی کریم، دکتر ارمغان دیانی دردشتی، دکتر امیرحسین خلجی. تهران: مؤسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، چاپ دوم