Chromatografie a analýza specifických izotopů lipidů ve starověké keramice vypovídají o starověku hodně jídlo zvyky a kulinářské postupy. V posledních dvou desetiletích byla tato technika úspěšně využita k odhalení starověku jídlo praxe několika archeologických nalezišť ve světě. Výzkumníci nedávno aplikovali tuto techniku na keramiku shromážděnou z mnoha archeologických nalezišť civilizace údolí Indus. Klíčovým vědeckým zjištěním byla převaha tuků z nepřežvýkavců ve varných nádobách, což znamená, že nepřežvýkavci (jako jsou kůň, prasata, drůbež, drůbež, králíci atd.) byli v nádobách vařeni po dlouhou dobu. To je v rozporu s dlouhodobým názorem (založeným na důkazech z fauny), že přežvýkavci (jako dobytek, buvoli, jeleni atd.) byli konzumováni jako jídlo lidmi z údolí Indus.
Archeologické vykopávky významných lokalit v minulém století přinesly mnoho informací o kultuře a zvyklostech starověkých lidí. Porozumět stravovacím a životním praktikám, které převládaly ve starověkých prehistorických společnostech bez písemných záznamů, však bývalo obtížným úkolem, protože z toho, co představovalo „potravu“, nezbylo mnoho kvůli téměř úplné přirozené degradaci. jídlo a biomolekuly. V posledních dvou desetiletích pronikly do archeologických studií standardní chemické techniky chromatografie a sloučeninová specifická analýza poměru stabilních izotopů uhlíku, což umožnilo výzkumníkům určit zdroje lipidů. V důsledku toho bylo možné zkoumat dietní a obživové praktiky pomocí molekulárních a izotopových analýz absorbovaných zbytků potravy na základě hodnot δ13C a Δ13C.
Rostliny jsou primárními producenty potravin. Většina rostlin využívá C3 fotosyntézu k fixaci uhlíku, proto se nazývají C3 rostliny. Pšenice, ječmen, rýže, oves, žito, vigna, maniok, sója atd. jsou hlavní rostliny C3. Tvoří základ jídlo lidstva. Rostliny C4 (jako je kukuřice, cukrová třtina, proso a čirok) na druhé straně využívají fotosyntézu C4 pro fixaci uhlíku.
Uhlík má dva stabilní izotopy, C-12 a C-13 (třetí izotop C-14, je nestabilní, a proto radioaktivní a používá se pro datování organický archeologické nálezy). Ze dvou stabilních izotopů je při fotosyntéze přednostně přijímán lehčí C-12. Fotosyntéza není univerzální; upřednostňuje fixaci C-12. Kromě toho rostliny C3 přijímají lehčí izotop C-12 více než rostliny C4. Jak rostliny C3, tak rostliny C4 diskriminují těžší izotop C-13, ale rostliny C4 nediskriminují tak silně jako rostliny C3. Řečeno naopak, ve fotosyntéze rostliny C3 i C4 upřednostňují izotop C-12 před C-13, ale rostliny C3 preferují C-12 více než rostliny C4. To má za následek rozdíly v poměru stabilních izotopů uhlíku u rostlin C3 a C4 au zvířat, která se živí rostlinami C3 a C4. Zvíře krmené rostlinami C3 bude mít více lehčích izotopů než zvíře krmené rostlinami C4, což znamená, že molekula lipidu s lehčím poměrem izotopů pravděpodobně pochází ze zvířete krmeného rostlinami C3. Toto je koncepční základ pro specifickou izotopovou analýzu lipidu (nebo jakékoli jiné biomolekuly), která pomáhá při identifikaci zdrojů lipidových zbytků v keramice. Stručně řečeno, rostliny C3 a C4 mají různé izotopové poměry uhlíku. Hodnota δ13C pro rostliny C3 je lehčí mezi -30 a -23‰, zatímco pro rostliny C4 je tato hodnota mezi -14 a -12‰.
Po extrakci lipidových zbytků ze vzorků keramiky je prvním klíčovým krokem separace různých lipidových složek pomocí techniky plynové chromatografie-hmotnostní spektrometrie (GC-MS). Tím se získá lipidový chromatogram vzorku. Lipidy se časem degradují, takže to, co obvykle nacházíme ve starých vzorcích, jsou mastné kyseliny (MK), zejména kyselina palmitová (C16) a kyselina stearová (C18). Tato technika chemické analýzy tedy pomáhá při identifikaci mastných kyselin ve vzorku, ale neposkytuje informaci o původu mastných kyselin. Je třeba dále zjistit, zda konkrétní mastná kyselina identifikovaná ve staré varné nádobě pochází z mléčného nebo živočišného masa nebo rostlin. Zbytky mastných kyselin v keramice závisí na tom, co se v nádobě v dávných dobách vařilo.
Rostliny C3 a C4 mají různé poměry stabilních izotopů uhlíku v důsledku přednostního příjmu lehčího izotopu C12 během fotosyntézy. Podobně zvířata krmená rostlinami C3 a C4 mají různé poměry, například domestikovaný skot (přežvýkavci, jako jsou kráva a buvoli) krmený potravou C4 (jako je proso) bude mít jiný poměr izotopů než menší domestikovaná zvířata, jako jsou kozy, ovce. a prase, které se obvykle pase a prospívá na rostlinách C3. Dále mléčné výrobky a maso získané z přežvýkavců mají různé izotopové poměry v důsledku rozdílů v syntéze tuků v jejich mléčné žláze a tukové tkáni. Zjištění původu specifické mastné kyseliny identifikované dříve se provádí pomocí analýzy poměrů stabilních izotopů uhlíku. K analýze izotopových poměrů identifikovaných mastných kyselin se používá technika plynová chromatografie-spalovací-izotopová poměrová hmotnostní spektrometrie (GC-C-IRMS).
Význam poměrové analýzy stabilních izotopů uhlíku v lipidových zbytcích v archeologických studiích prehistorických nalezišť byl prokázán v roce 1999, kdy studie archeologického naleziště ve Welsh Borderlands ve Velké Británii dokázala jasně rozlišit mezi tuky z nepřežvýkavců (např. prasat) a přežvýkavce (např. ovce nebo hovězí) původu1. Tento přístup by mohl poskytnout přesvědčivý důkaz o prvním dojení v zelené saharské Africe v pátém tisíciletí před naším letopočtem. Severní Afrika byla tehdy zelená vegetací a prehistoričtí saharští Afričané přijali mléčné praktiky. To bylo uzavřeno na základě hodnot δ13C a Δ13C hlavních alkanových kyselin mléčného tuku identifikovaných v hrnčířských výrobcích2. Podobné analýzy poskytly první přímý důkaz o zpracování a spotřebě mléka v pasteveckých neolitických společnostech ve východní Africe3 a v rané době železné v severní Číně4.
V jižní Asii se důkazy o domestikaci datují do 7th tisíciletí před naším letopočtem. Do 4th tisíciletí před naším letopočtem byla na různých místech v údolí Indus přítomna domestikovaná zvířata, jako je dobytek, buvol, koza, ovce atd. Existovaly návrhy na využití těchto zvířat v potravinách pro mléčné výrobky a maso, ale žádné přesvědčivé vědecké důkazy na podporu tohoto názoru. Stabilní izotopová analýza lipidového zbytku extrahovaného z keramických úlomků odebraných z Údolí Indu osady poskytují první přímý důkaz zpracování mléka v jižní Asii5. V další nedávné, propracovanější, systematické studii lipidových zbytků z fragmentů nádob sesbíraných z více míst v údolí Indus se výzkumníci pokusili určit typ potravin používaných v nádobách. Izotopová analýza potvrdila použití živočišných tuků v nádobách. Klíčovým vědeckým zjištěním byla převaha tuků z nepřežvýkavců ve varných nádobách6 což znamená, že nepřežvýkavá zvířata (jako jsou kůň, prasata, drůbež, drůbež, králík atd.) byla vařena v nádobách po dlouhou dobu a konzumována jako potrava. To je v rozporu s dlouho zastávaným názorem (založeným na důkazech z fauny), že přežvýkavci (jako je skot, buvol, jelen, kozy atd.) byli lidmi z údolí Indus konzumováni jako potrava.
Nedostupnost místních moderních referenčních tuků a možnost míchání rostlinných a živočišných produktů jsou limity této studie. Pro překonání možných účinků vyplývajících z míchání rostlinných a živočišných produktů a pro holistický pohled byla do analýz lipidových zbytků začleněna analýza škrobových zrn. To podporovalo vaření rostlin, obilovin, luštěnin atd. v nádobě. To pomáhá překonat některá omezení7.
***
Reference:
- Dudd SN et al 1999. Důkazy pro různé vzory využívání živočišných produktů v různých tradicích pravěké keramiky na základě lipidů konzervovaných v povrchových a absorbovaných zbytcích. Journal of Archaeological Science. Ročník 26, číslo 12, prosinec 1999, strany 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434
- Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. a kol. První mlékárna v zelené saharské Africe v pátém tisíciletí před naším letopočtem. Příroda 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186
- Grillo KM et al 2020. Molekulární a izotopové důkazy pro mléko, maso a rostliny v prehistorických potravních systémech pastevců východní Afriky. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Publikováno 13. dubna 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117
- Han B., et al 2021. Analýza lipidových zbytků keramických nádob z lokality Liujiawa ve státě Rui (starší doba železná, severní Čína). Journal Of Quaternary Science (2022)37(1) 114–122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377
- Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. a kol. Sloučenina specifická izotopová analýza zbytků lipidů poskytuje první přímý důkaz o zpracování mléčných výrobků v jižní Asii. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y
- Suryanarayan A., et al 2021. Lipidové zbytky v keramice z civilizace Indus v severozápadní Indii. Journal of Archaeological Science. Svazek 125, 2021,105291, XNUMX. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291
- García-Granero Juan José, et al 2022. Integrace analýz lipidů a škrobových zrn z hrnčířských nádob za účelem prozkoumání prehistorických potravinových cest v severním Gudžarátu v Indii. Hranice v ekologii a evoluci, 16. března 2022. Sec. Paleontologie . DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199
Bibliografie
- Irto A., et al 2022. Lipids in Archaeological Pottery: A Review on their Sampling and Extraction Techniques. Molecules 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451
- Suryanarayan, A. 2020. Co se vaří v civilizaci Indus? Zkoumání potravin Indus pomocí analýzy zbytků keramických lipidů (doktorská práce). Univerzita v Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249
- Suryanarayan, A. 2021. Přednáška – Lipidové zbytky v hrnčířské hlíně z civilizace Indus. Dostupné v https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo
***
