Ako lipidy analyzujú odhaľujú staroveké stravovacie návyky a kulinárske praktiky

Chromatografia a analýza špecifických izotopov lipidov v starovekej keramike hovoria veľa o staroveku jedlo zvyky a kulinárske postupy. V posledných dvoch desaťročiach bola táto technika úspešne použitá na odhalenie staroveku jedlo prax niekoľkých archeologických nálezísk vo svete. Výskumníci nedávno aplikovali túto techniku ​​na keramiku zozbieranú z viacerých archeologických lokalít civilizácie Indus Valley. Kľúčovým vedeckým zistením bola prevaha tukov z neprežúvavcov vo varných nádobách, čo znamená, že neprežúvavce (ako sú kôň, ošípané, hydina, hydina, králik atď.) boli varené v nádobách počas dlhého obdobia. To je v rozpore s dlhodobým názorom (založeným na dôkazoch z fauny), že prežúvavce (ako dobytok, byvoly, jelene atď.) boli konzumované ako jedlo ľuďmi z údolia Indus.  

Archeologické výskumy významných lokalít v minulom storočí poskytli množstvo informácií o kultúre a zvykoch starovekých ľudí. Pochopenie stravovania a životných praktík, ktoré prevládali v starovekých prehistorických spoločnostiach bez písomných záznamov, však bývalo náročnou úlohou, pretože z toho, čo predstavovalo „potravu“, nezostalo veľa kvôli takmer úplnej prirodzenej degradácii. jedlo a biomolekuly. V posledných dvoch desaťročiach sa štandardné chemické techniky chromatografie a špecifická analýza pomeru stabilných izotopov uhlíka presadili v archeologických štúdiách, ktoré umožnili výskumníkom presne určiť zdroje lipidov. V dôsledku toho bolo možné skúmať stravovacie a stravovacie postupy pomocou molekulárnych a izotopových analýz absorbovaných zvyškov potravín na základe hodnôt δ13C a Δ13C.  

Rastliny sú primárnymi producentmi potravín. Väčšina rastlín používa C3 fotosyntézu na fixáciu uhlíka, preto sa nazývajú C3 rastliny. Pšenica, jačmeň, ryža, ovos, raž, cowpea, maniok, sója atď. sú hlavné C3 rastliny. Tvoria základ jedlo ľudstva. Rastliny C4 (ako je kukurica, cukrová trstina, proso a cirok) na druhej strane využívajú fotosyntézu C4 na fixáciu uhlíka.  

Uhlík má dva stabilné izotopy, C-12 a C-13 (tretí izotop C-14, je nestabilný, a preto rádioaktívny a používa sa na datovanie organický archeologické nálezy). Z dvoch stabilných izotopov sa pri fotosyntéze prednostne prijíma ľahší C-12. Fotosyntéza nie je univerzálna; uprednostňuje fixáciu C-12. Okrem toho rastliny C3 prijímajú ľahší izotop C-12 viac ako rastliny C4. Rastliny C3 aj C4 diskriminujú ťažší izotop C-13, ale rastliny C4 nediskriminujú tak výrazne ako rastliny C3. Naopak, pri fotosyntéze rastliny C3 aj C4 uprednostňujú izotop C-12 pred C-13, ale rastliny C3 uprednostňujú C-12 viac ako rastliny C4. To má za následok rozdiely v pomere stabilných izotopov uhlíka v rastlinách C3 a C4 a u zvierat, ktoré sa živia rastlinami C3 a C4. Zviera kŕmené rastlinami C3 bude mať viac ľahších izotopov ako zviera kŕmené rastlinami C4, čo znamená, že molekula lipidu s ľahším pomerom izotopov pravdepodobne pochádza zo zvieraťa kŕmeného rastlinami C3. Toto je koncepčný základ špecifickej izotopovej analýzy lipidu (alebo akejkoľvek inej biomolekuly), ktorá pomáha pri identifikácii zdrojov lipidových zvyškov v keramike. Stručne povedané, rastliny C3 a C4 majú rôzne pomery izotopov uhlíka. Hodnota δ13C pre zariadenia C3 je ľahšia medzi -30 a -23‰, zatiaľ čo pre zariadenia C4 je táto hodnota medzi -14 a -12‰. 

Po extrakcii lipidových zvyškov zo vzoriek keramiky je prvým kľúčovým krokom oddelenie rôznych lipidových zložiek pomocou techniky plynovej chromatografie-hmotnostnej spektrometrie (GC-MS). Takto sa získa lipidový chromatogram vzorky. Lipidy sa časom degradujú, takže to, čo zvyčajne nájdeme v starých vzorkách, sú mastné kyseliny (MK), najmä kyselina palmitová (C₁₆) a kyselina stearová (C₁₈). Táto technika chemickej analýzy teda pomáha pri identifikácii mastných kyselín vo vzorke, ale neposkytuje informácie o pôvode mastných kyselín. Je potrebné ďalej zistiť, či konkrétna mastná kyselina identifikovaná v starodávnej nádobe na varenie pochádza z mliečneho alebo živočíšneho mäsa alebo rastliny. Zvyšky mastných kyselín v keramike závisia od toho, čo sa v nádobe varilo v staroveku. 

Rastliny C3 a C4 majú rôzne pomery stabilných izotopov uhlíka v dôsledku preferenčného príjmu ľahšieho izotopu C12 počas fotosyntézy. Podobne zvieratá kŕmené rastlinami C3 a C4 majú rozdielne pomery, napríklad domestikovaný dobytok (prežúvavce ako kravy a byvoly) kŕmený potravou C4 (ako je proso) bude mať iný pomer izotopov ako menšie domestikované zvieratá ako kozy, ovce. a ošípané, ktoré sa zvyčajne pasú a darí sa im na rastlinách C3. Ďalej mliečne výrobky a mäso pochádzajúce z prežúvavcov majú rôzne izotopové pomery v dôsledku rozdielov v syntéze tukov v ich mliečnej žľaze a tukovom tkanive. Zisťovanie pôvodu špecifickej mastnej kyseliny identifikovanej skôr sa vykonáva analýzou pomerov stabilných izotopov uhlíka. Na analýzu pomerov izotopov identifikovaných mastných kyselín sa používa technika plynová chromatografia-spaľovanie-izotopová pomerová hmotnostná spektrometria (GC-C-IRMS).   

Význam pomerovej analýzy stabilných izotopov uhlíka v lipidových zvyškoch v archeologických štúdiách pravekých lokalít bol preukázaný v roku 1999, keď štúdia archeologického náleziska vo Welsh Borderlands, Spojené kráľovstvo, mohla jasne rozlíšiť medzi tukmi z neprežúvavcov (napr. ošípaných) a prežúvavcov (napr. ovčieho alebo hovädzieho) pôvodu¹. Tento prístup by mohol poskytnúť presvedčivý dôkaz prvého mliekarstva v zelenej saharskej Afrike v piatom tisícročí pred Kristom. Severná Afrika bola vtedy zelená vegetáciou a pravekí saharskí Afričania si osvojili mliečne praktiky. K tomuto záveru sa dospelo na základe hodnôt δ13C a Δ13C hlavných alkánových kyselín mliečneho tuku identifikovaných v hrnčiarskych výrobkoch². Podobné analýzy poskytli najskorší priamy dôkaz spracovania a spotreby mlieka a mliečnych výrobkov v pastoračných neolitických spoločnostiach vo východnej Afrike³ a v ranej dobe železnej v severnej Číne⁴. 

V južnej Ázii dôkazy o domestikácii siahajú až do 7^th tisícročie pred naším letopočtom. Do 4^th tisícročia pred naším letopočtom sa na rôznych miestach v údolí Indus nachádzali domestikované zvieratá ako dobytok, byvoly, kozy, ovce atď. Existovali návrhy na využitie týchto zvierat v potravinách pre mliečne výrobky a mäso, ale žiadne presvedčivé vedecké dôkazy na podporu tohto názoru. Stabilná izotopová analýza lipidových zvyškov extrahovaných z keramických úlomkov zozbieraných z Údolie Indus osady poskytujú prvý priamy dôkaz spracovania mlieka v južnej Ázii⁵. V ďalšej nedávnej, prepracovanejšej, systematickej štúdii lipidových zvyškov z fragmentov nádob zozbieraných z viacerých lokalít v údolí Indus sa výskumníci pokúsili určiť typ potravín používaných v nádobách. Izotopová analýza potvrdila použitie živočíšnych tukov v nádobách. Kľúčovým vedeckým zistením bola dominancia tukov z neprežúvavcov vo varných nádobách⁶ čo znamená, že neprežúvavce (ako sú kôň, ošípané, hydina, hydina, králik atď.) boli varené v nádobách počas dlhého obdobia a konzumované ako jedlo. To je v rozpore s dlhodobým názorom (založeným na dôkazoch z fauny), že prežúvavce (ako hovädzí dobytok, byvoly, jelene, kozy atď.) konzumovali ľudia z údolia Indus ako potravu.  

Nedostupnosť miestnych moderných referenčných tukov a možnosť miešania rastlinných a živočíšnych produktov sú obmedzeniami tejto štúdie. Na prekonanie možných účinkov vyplývajúcich z miešania rastlinných a živočíšnych produktov a pre holistický pohľad bola analýza škrobových zŕn začlenená do analýz lipidových zvyškov. To podporovalo varenie rastlín, obilnín, strukovín atď. v nádobe. Pomáha to prekonať niektoré obmedzenia⁷. 

*** 

Referencie:  

1. Dudd SN et al 1999. Dôkazy o rôznych vzorcoch využívania živočíšnych produktov v rôznych tradíciách pravekej keramiky na základe lipidov konzervovaných v povrchových a absorbovaných zvyškoch. Journal of Archaeological Science. Zväzok 26, číslo 12, december 1999, strany 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. a kol. Prvé dojenie v zelenej saharskej Afrike v piatom tisícročí pred Kristom. Nature 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM a kol al 2020. Molekulárne a izotopové dôkazy pre mlieko, mäso a rastliny v pravekých východoafrických potravných systémoch pastierov. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Zverejnené 13. apríla 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. Han B., et al 2021. Analýza lipidových zvyškov keramických nádob z lokality Liujiawa v štáte Rui (staršia doba železná, severná Čína). Journal Of Quaternary Science (2022)37(1) 114–122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 

5. Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. a kol. Analýza špecifických izotopov lipidových zvyškov poskytuje najskorší priamy dôkaz spracovania mliečnych výrobkov v južnej Ázii. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A., et al 2021. Lipidové zvyšky v keramike z civilizácie Indus v severozápadnej Indii. Journal of Archaeological Science. Zväzok 125, 2021,105291, XNUMX. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. García-Granero Juan José, et al 2022. Integrácia analýz lipidov a škrobových zŕn z keramických nádob s cieľom preskúmať prehistorické potravinové cesty v severnom Gudžaráte v Indii. Hranice v ekológii a evolúcii, 16. marca 2022. Odd. Paleontológia . DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliografia  

1. Irto A., et al 2022. Lipidy v archeologickej keramike: Prehľad o ich technikách odberu vzoriek a extrakcie. Molecules 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. Čo sa varí v civilizácii Indus? Skúmanie potravín Indus prostredníctvom analýzy zvyškov keramických lipidov (doktorská práca). University of Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Prednáška – Lipidové zvyšky v keramike z civilizácie Indus. Dostupný v https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***