Chromatografia i analiza izotopów specyficznych związków lipidowych pozostałości starożytnej ceramiki mówią wiele o starożytności jedzenie nawyków i praktyk kulinarnych. W ciągu ostatnich dwudziestu lat technikę tę z powodzeniem stosowano do odkrywania starożytności jedzenie praktyki kilku stanowisk archeologicznych na świecie. Naukowcy zastosowali tę technikę niedawno do ceramiki zebranej z wielu stanowisk archeologicznych cywilizacji doliny Indusu. Kluczowym odkryciem naukowym była dominacja tłuszczów innych niż przeżuwacze w naczyniach do gotowania, co oznacza, że zwierzęta inne niż przeżuwacze (takie jak konie, świnie, drób, drób, królik itp.) były gotowane w naczyniach przez długi czas. Jest to sprzeczne z długo utrzymywanym poglądem (opartym na dowodach fauny), że przeżuwacze (takie jak bydło, bawoły, jelenie itp.) były spożywane jako jedzenie przez ludzi z Doliny Indusu.
Wykopaliska archeologiczne w ważnych miejscach przeprowadzone w ubiegłym stuleciu dostarczyły wielu informacji na temat kultury i praktyk starożytnych ludzi. Jednakże zrozumienie praktyk związanych z dietą i utrzymaniem powszechnych w starożytnych społeczeństwach prehistorycznych, nieposiadających żadnych pisemnych zapisów, było trudnym zadaniem, ponieważ niewiele z tego, co stanowiło „pożywienie”, pozostało z powodu niemal całkowitej naturalnej degradacji środowiska. jedzenie i biomolekuły. W ciągu ostatnich dwudziestu lat standardowe techniki chemiczne, takie jak chromatografia i analiza specyficznego związku stosunku stabilnych izotopów węgla, poczyniły postęp w badaniach archeologicznych, umożliwiając badaczom określenie źródeł lipidów. W rezultacie możliwe stało się badanie praktyk dietetycznych i utrzymania za pomocą analiz molekularnych i izotopowych wchłoniętych resztek żywności w oparciu o wartości δ13C i Δ13C.
Rośliny są głównymi producentami żywności. Większość roślin wykorzystuje fotosyntezę C3 do wiązania węgla, dlatego nazywane są roślinami C3. Pszenica, jęczmień, ryż, owies, żyto, cowpea, maniok, soja itp. to główne rośliny C3. Stanowią podstawę jedzenie ludzkości. Z drugiej strony rośliny C4 (takie jak kukurydza, trzcina cukrowa, proso i sorgo) wykorzystują fotosyntezę C4 do wiązania węgla.
Węgiel ma dwa stabilne izotopy, C-12 i C-13 (trzeci izotop C-14 jest niestabilny, a zatem radioaktywny i służy do datowania organiczny znaleziska archeologiczne). Z dwóch stabilnych izotopów lżejszy C-12 jest preferowany w procesie fotosyntezy. Fotosynteza nie jest powszechna; sprzyja utrwalaniu C-12. Co więcej, rośliny C3 pobierają lżejszy izotop C-12 w większym stopniu niż rośliny C4. Zarówno rośliny C3, jak i C4 rozróżniają cięższe izotopy C-13, ale rośliny C4 nie rozróżniają tak mocno, jak rośliny C3. Inaczej mówiąc, w procesie fotosyntezy zarówno rośliny C3, jak i C4 faworyzują izotop C-12 zamiast C-13, ale rośliny C3 faworyzują C-12 bardziej niż rośliny C4. Powoduje to różnice w stosunku stabilnych izotopów węgla w roślinach C3 i C4 oraz u zwierząt żerujących na roślinach C3 i C4. Zwierzę karmione roślinami C3 będzie miało więcej lżejszych izotopów niż zwierzę karmione roślinami C4, co oznacza, że cząsteczka lipidu o lżejszym stosunku izotopów prawdopodobnie pochodzi od zwierzęcia karmionego roślinami C3. Jest to koncepcyjna podstawa analizy izotopów specyficznych dla związku lipidów (lub dowolnej innej biocząsteczki), która pomaga w identyfikacji źródeł reszt lipidowych w ceramice. Krótko mówiąc, rośliny C3 i C4 mają różne stosunki izotopów węgla. Wartość δ13C dla roślin C3 jest mniejsza w przedziale od –30 do –23‰, podczas gdy dla roślin C4 wartość ta wynosi od –14 do –12‰.
Po ekstrakcji reszt lipidowych z próbek ceramiki, pierwszym kluczowym krokiem jest oddzielenie różnych składników lipidowych przy użyciu techniki chromatografii gazowej ze spektrometrią mas (GC-MS). Daje to chromatogram lipidowy próbki. Lipidy z czasem ulegają degradacji, więc to, co zwykle znajdujemy w starożytnych próbkach, to kwasy tłuszczowe (FA), zwłaszcza kwas palmitynowy (C16) i kwas stearynowy (C18). Tak więc ta technika analizy chemicznej pomaga w identyfikacji kwasów tłuszczowych w próbce, ale nie daje informacji o pochodzeniu kwasów tłuszczowych. Należy dalej ustalić, czy określony kwas tłuszczowy zidentyfikowany w starożytnym naczyniu do gotowania pochodzi z nabiału lub mięsa zwierzęcego lub roślinnego. Pozostałości kwasów tłuszczowych w naczyniach zależą od tego, co gotowano w naczyniu w starożytności.
Rośliny C3 i C4 mają różne proporcje stabilnych izotopów węgla ze względu na preferencyjne pobieranie lżejszego izotopu C12 podczas fotosyntezy. Podobnie zwierzęta karmione roślinami C3 i C4 mają różne proporcje, na przykład udomowione bydło (przeżuwacze, takie jak krowa i bawół) karmione pokarmem C4 (takim jak proso) będzie miało inny stosunek izotopów niż mniejsze zwierzęta domowe, takie jak kozy, owce i świnie, które zwykle pasą się i rozwijają na roślinach C3. Ponadto produkty mleczne i mięso pochodzące od bydła przeżuwającego mają różne proporcje izotopów ze względu na różnice w syntezie tłuszczów w gruczole sutkowym i tkance tłuszczowej. Stwierdzenie pochodzenia określonego wcześniej zidentyfikowanego kwasu tłuszczowego odbywa się poprzez analizę stosunków stabilnych izotopów węgla. Do analizy stosunków izotopowych zidentyfikowanych kwasów tłuszczowych wykorzystywana jest technika chromatografii gazowej, spalania, spektrometrii masowej stosunków izotopowych (GC-C-IRMS).
Znaczenie analizy proporcji stabilnych izotopów węgla w pozostałościach lipidowych w badaniach archeologicznych stanowisk prehistorycznych wykazano w 1999 roku, kiedy badania stanowiska archeologicznego w Welsh Borderlands w Wielkiej Brytanii pozwoliły na wyraźne rozróżnienie między tłuszczami pochodzącymi od zwierząt innych niż przeżuwacze (np. wieprzowych) i pochodzenie od przeżuwaczy (np. owiec lub bydła)1. Takie podejście może dostarczyć przekonującego dowodu, że w piątym tysiącleciu p.n.e. pojawiło się pierwsze mleczarstwo w zielonej Afryce Saharyjskiej. Afryka Północna była wtedy zielona z roślinnością, a prehistoryczna ludność saharyjska przyjęła praktyki mleczarskie. Stwierdzono to na podstawie wartości δ13C i Δ13C głównych kwasów alkanowych tłuszczu mleka zidentyfikowanych w ceramikach2. Podobne analizy dostarczyły najwcześniejszych bezpośrednich dowodów na przetwarzanie i konsumpcję produktów mlecznych przez pasterskie społeczności neolityczne we wschodniej Afryce3 i we wczesnej epoce żelaza w północnych Chinach4.
W Azji Południowej dowody na udomowienie sięgają 7th tysiąclecie pne. O 4th tysiąclecia p.n.e. w różnych miejscach Doliny Indusu obecne były zwierzęta udomowione, takie jak bydło, bawoły, kozy, owce itp. Pojawiły się sugestie wykorzystania tych zwierząt w żywności nabiałowej i mięsnej, ale nie było jednoznacznych dowodów naukowych na poparcie tej tezy. Analiza stabilnych izotopów pozostałości lipidowych ekstrahowanych z zebranych skrawków ceramicznych Dolina Indusu osady dostarczają najwcześniejszych bezpośrednich dowodów na przetwórstwo mleka w Azji Południowej5. W innym niedawnym, bardziej szczegółowym, systematycznym badaniu pozostałości lipidów z fragmentów doniczek zebranych z wielu miejsc w Dolinie Indusu, naukowcy próbowali ustalić rodzaj żywności używanej w naczyniach. Analiza izotopowa potwierdziła stosowanie tłuszczów zwierzęcych w naczyniach. Kluczowym odkryciem naukowym była dominacja tłuszczów innych niż przeżuwacze w naczyniach do gotowania6 sugerując, że zwierzęta inne niż przeżuwacze (takie jak konie, świnie, drób, drób, króliki itp.) były gotowane w naczyniach przez długi czas i spożywane jako żywność. Jest to sprzeczne z długo utrzymywanym poglądem (opartym na dowodach fauny), że zwierzęta przeżuwacze (takie jak bydło, bawoły, jelenie, kozy itp.) były spożywane przez ludzi z Doliny Indusu.
Niedostępność lokalnych nowoczesnych tłuszczów referencyjnych oraz możliwość mieszania produktów roślinnych i zwierzęcych są ograniczeniami tego badania. Aby przezwyciężyć możliwe skutki wynikające z mieszania produktów roślinnych i zwierzęcych oraz w celu uzyskania całościowego spojrzenia, do analiz pozostałości lipidowych włączono analizę ziarna skrobi. Wspomagało to gotowanie roślin, zbóż, roślin strączkowych itp. w naczyniu. Pomaga to przezwyciężyć niektóre ograniczenia7.
***
Referencje:
- Dudd SN i wsp 1999. Dowody na różne wzorce eksploatacji produktów zwierzęcych w różnych prehistorycznych tradycjach ceramiki na podstawie lipidów przechowywanych w pozostałościach powierzchniowych i wchłoniętych. Czasopismo Nauk Archeologicznych. Tom 26, wydanie 12, grudzień 1999, strony 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434
- Dunne J., Evershed R., Salque M. i in. Pierwsza mleczarnia w zielonej Afryce Sahary w piątym tysiącleciu p.n.e. Natura 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186
- Grillo KM i in al 2020. Molekularne i izotopowe dowody na mleko, mięso i rośliny w prehistorycznych wschodnioafrykańskich systemach żywnościowych pasterzy. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Opublikowano 13 kwietnia 2020 r. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117
- Han B., i wsp 2021. Analiza pozostałości lipidowych naczyń ceramicznych ze stanowiska Liujiawa w RuiState (wczesna epoka żelaza, północne Chiny). Journal Of Quaternary Science (2022)37(1) 114-122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377
- Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. i in. Analiza izotopów specyficznych dla związków reszt lipidowych dostarcza najwcześniejszych bezpośrednich dowodów na przetwarzanie produktów mlecznych w Azji Południowej. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y
- Suryanarayan A., i wsp 2021. Pozostałości lipidów w ceramice z cywilizacji Indusu w północno-zachodnich Indiach. Czasopismo Nauk Archeologicznych. Tom 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291
- García-Granero Juan José, i wsp 2022. Integracja analiz ziaren lipidów i skrobi z naczyń ceramicznych w celu zbadania prehistorycznych szlaków pokarmowych w północnym Gujarat w Indiach. Frontiers in Ecology and Evolution, 16 marca 2022. Roz. Paleontologia . DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199
Bibliografia
- Irto A., i wsp 2022. Lipidy w ceramiki archeologicznej: przegląd ich technik pobierania próbek i ekstrakcji. Cząsteczki 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451
- Suryanarayan, A. 2020. Co gotuje się w cywilizacji Indusu? Badanie żywności Indus za pomocą ceramicznej analizy pozostałości lipidów (praca doktorska). Uniwersytet Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249
- Suryanarayan, A. 2021. Wykład – Pozostałości lipidów w ceramice z cywilizacji Indusu. Dostępne o https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo
***
