Hogyan vizsgálja a lipideket az ősi étkezési szokások és kulináris gyakorlatok feltárása

Az ókori kerámia lipidmaradványainak kromatográfiája és vegyületspecifikus izotóp-analízise sokat elárul az ókorról élelmiszer szokások és kulináris gyakorlatok. Az elmúlt két évtizedben ezt a technikát sikeresen alkalmazták az ősi idők feltárására élelmiszer a világ számos régészeti lelőhelyének gyakorlata. A kutatók a közelmúltban alkalmazták ezt a technikát az Indus-völgy civilizációjának számos régészeti lelőhelyéről gyűjtött kerámiákon. A legfontosabb tudományos megállapítás a nem kérődző eredetű zsírok dominanciája volt a főzőedényekben, ami azt jelenti, hogy nem kérődző állatokat (például ló, sertés, baromfi, szárnyas, nyúl stb.) főztek az edényekben hosszú ideig. Ez ellentmond annak a régóta fennálló (faunai bizonyítékokon alapuló) nézetnek, amely szerint a kérődző állatokat (például szarvasmarhát, bivalyt, szarvast stb.) élelmiszer az Indus-völgyi emberek által.  

Az elmúlt évszázad fontos lelőhelyeinek régészeti feltárásai sok információt szolgáltattak az ókori emberek kultúrájáról és gyakorlatáról. Az ókori történelem előtti, írásos feljegyzések nélküli társadalmakban elterjedt táplálkozási és létfenntartási gyakorlatok megértése azonban felemelő feladat volt, mivel az „élelmiszernek” nem sok maradt meg az élelmiszerek szinte teljes természetes lebomlása miatt. élelmiszer és biomolekulák. Az elmúlt két évtizedben a kromatográfia standard kémiai technikái és a szén stabil izotópjainak arányának vegyületspecifikus elemzése betört a régészeti vizsgálatokba, lehetővé téve a kutatóknak a lipidforrások pontos meghatározását. Ennek eredményeként lehetővé vált a táplálkozási és létfenntartási gyakorlatok vizsgálata a felszívódott élelmiszer-maradványok molekuláris és izotópos elemzésével a δ13C és Δ13C értékek alapján.  

A növények az élelmiszer elsődleges termelői. A legtöbb növény C3 fotoszintézist használ a szén megkötésére, ezért C3 növényeknek nevezik. A búza, az árpa, a rizs, a zab, a rozs, a tehénborsó, a manióka, a szójabab stb. a fő C3-as növények. Ők alkotják a kapcsot élelmiszer az emberiségé. A C4-es növények (például kukorica, cukornád, köles és cirok) viszont C4-es fotoszintézist használnak szénmegkötésre.  

A szénnek két stabil izotópja van, a C-12 és a C-13 (a harmadik C-14 izotóp instabil, ezért radioaktív, és kormeghatározásra használják organikus régészeti leletek). A két stabil izotóp közül a könnyebb C-12-t preferálják a fotoszintézisben. A fotoszintézis nem univerzális; a C-12 rögzítését részesíti előnyben. Ezenkívül a C3 növények könnyebb C-12 izotópot vesznek fel, mint a C4 növények. Mind a C3, mind a C4 növények megkülönböztetik a nehezebb C-13 izotópot, de a C4 növények nem tesznek olyan erős megkülönböztetést, mint a C3 növények. Megfordítva, a fotoszintézisben mind a C3, mind a C4 növények előnyben részesítik a C-12 izotópot a C-13-mal szemben, de a C3 növények a C-12 izotópot részesítik előnyben, mint a C4 növények. Ez különbségeket eredményez a szén stabil izotópjainak arányában a C3 és C4 növényekben, valamint a C3 és C4 növényekkel táplálkozó állatokban. Egy C3 növényekkel táplált állat több könnyebb izotópot tartalmaz, mint a C4 növényekkel táplált állat, ami azt jelenti, hogy a könnyebb izotóparányú lipidmolekula nagyobb valószínűséggel egy C3 növényekkel táplált állatból származik. Ez a fogalmi alapja a lipid (vagy bármely más biomolekula) vegyületspecifikus izotóp-analízisének, amely segít azonosítani a kerámiában található lipidmaradványok forrását. Dióhéjban a C3 és C4 növények szén-izotóp aránya eltérő. A C13 növények δ3C értéke -30 és -23 ‰ között világosabb, míg a C4 növényeknél ez az érték -14 és -12 ‰ között van. 

A fazekas mintákból a lipidmaradványok kinyerése után az első kulcslépés a különböző lipid-összetevők szétválasztása a gázkromatográfiás-tömegspektrometriás (GC-MS) technikával. Ez a minta lipidkromatogramját adja. A lipidek idővel lebomlanak, ezért az ősi mintákban általában zsírsavakat (FA), különösen palmitinsavat (C) találunk.₁₆) és sztearinsav (C₁₈). Így ez a kémiai elemzési technika segít a zsírsavak azonosításában a mintában, de nem ad információt a zsírsavak eredetéről. Tovább kell vizsgálni, hogy az ősi főzőedényben azonosított zsírsav tej- vagy állati húsból vagy növényből származik-e. A fazekasokban lévő zsírsavmaradék attól függ, hogy mit főztek az edényben az ókorban. 

A C3 és C4 növényekben a szén stabil izotópjainak aránya eltérő, mivel a fotoszintézis során a könnyebb C12 izotópokat preferenciálisan veszik fel. Hasonlóképpen, a C3 és C4 növényekkel táplált állatok eltérő arányúak, például a háziasított szarvasmarhák (kérődzők, például tehén és bivaly) C4-es táplálékkal (például köles) eltérő izotóparányúak, mint a kisebb háziasított állatok, mint a kecske és a juh. és sertés, amely általában legelész és a C3-as növényeken boldogul. Ezenkívül a kérődző szarvasmarhákból származó tejtermékek és hús izotóparánya eltérő az emlőmirigyeikben és a zsírszöveteikben a zsírok szintézisében mutatkozó különbségek miatt. A korábban azonosított specifikus zsírsav eredetének megállapítása a szén stabil izotópjainak arányának elemzésével történik. Az azonosított zsírsavak izotóp arányának elemzésére a gázkromatográfia-égés-izotóp arány tömegspektrometria (GC-C-IRMS) technikáját alkalmazzuk.   

A lipidmaradványokban lévő stabil szénizotópok arányelemzésének fontosságát az őskori lelőhelyek régészeti tanulmányozása során 1999-ben demonstrálták, amikor a Welsh Borderlands (Egyesült Királyság) régészeti lelőhelyének tanulmányozása egyértelmű különbséget tudott tenni a nem kérődzőkből (pl. sertésből) származó zsírok és kérődző (pl. juh vagy szarvasmarha) eredetű¹. Ez a megközelítés meggyőző bizonyítékot jelenthet az első tejtermelésre a zöld szaharai Afrikában a Krisztus előtti ötödik évezredben. Észak-Afrikát akkoriban zöldellte a növényzet, és a történelem előtti szaharai afrikai emberek tejtermelési gyakorlatot alkalmaztak. Ezt a fazekasságban azonosított főbb tejzsír alkánsavak δ13C és Δ13C értékei alapján állapították meg.². Hasonló elemzések szolgáltatták a legkorábbi közvetlen bizonyítékot a tejtermékek feldolgozására és fogyasztására a kelet-afrikai pásztor neolitikus társadalmakban.³ és a korai vaskorban, Észak-Kínában⁴. 

Dél-Ázsiában a háziasítás bizonyítékai a 7-ig nyúlnak vissza^th évezred Kr.e. 4-ig^th évezredben, háziasított állatok, például szarvasmarha, bivaly, kecske, juh stb. voltak jelen az Indus-völgy különböző helyszínein. Voltak javaslatok ezeknek az állatoknak a tej- és húsételekben való felhasználására, de nem volt meggyőző tudományos bizonyíték, amely alátámasztaná ezt a nézetet. A kerámiareszelékből kinyert lipidmaradványok stabil izotópos analízise Indus-völgy települések adják a legkorábbi közvetlen bizonyítékot a dél-ázsiai tejfeldolgozásról⁵. Egy másik közelmúltbeli, kidolgozottabb, szisztematikus tanulmányban az Indus-völgy több helyéről gyűjtött edénytöredékek lipidmaradványairól a kutatók megpróbálták megállapítani az edényekben használt élelmiszerek típusát. Az izotóppanalízis megerősítette az állati zsírok használatát az edényekben. A legfontosabb tudományos megállapítás a nem kérődzőkből származó zsírok dominanciája volt a főzőedényekben⁶ ami arra utal, hogy a nem kérődző állatokat (például ló, sertés, baromfi, szárnyas, nyúl stb.) az edényekben hosszú ideig főzték, és élelmiszerként fogyasztották. Ez ellentmond annak a régóta fennálló (faunai bizonyítékokon alapuló) nézetnek, amely szerint kérődző állatokat (például szarvasmarhaféléket, bivalyokat, szarvasokat, kecskéket stb.) az Indus-völgyi emberek táplálékként fogyasztottak.  

A helyi modern referenciazsírok hiánya, valamint a növények és állati termékek keverésének lehetősége korlátozza ezt a vizsgálatot. A növényi és állati termékek keveredéséből adódó lehetséges hatások kiküszöbölésére, valamint a holisztikus szemlélet érdekében a keményítőszemcse-analízist beépítették a lipidmaradvány-analízisbe. Ez támogatta a növények, gabonafélék, hüvelyesek stb. főzését az edényben. Ez segít leküzdeni néhány korlátot⁷. 

*** 

Referenciák:  

1. Dudd SN et al 1999. Evidence for Varying Patterns of Animal Products in Different Patterny Fazekashagyományok A felszínen megőrzött lipidek és a felszívódott maradványok alapján Régészeti Tudományok folyóirata. 26. kötet, 12. szám, 1999. december, 1473-1482. oldal. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. Az első tejtermelés a zöld szaharai Afrikában a Krisztus előtti ötödik évezredben. Nature 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM et al 2020. Molekuláris és izotópos bizonyítékok tejre, húsra és növényekre a történelem előtti kelet-afrikai pásztortáprendszerekben. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Közzétéve: 13. április 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. Han B., et al 2021. Kerámiaedények lipidmaradvány-analízise a RuiState Liujiawa lelőhelyéről (kora vaskor, Észak-Kína). 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. et al. A lipidmaradványok vegyületspecifikus izotóp-analízise a legkorábbi közvetlen bizonyíték a tejtermékek feldolgozására Dél-Ázsiában. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A., et al 2021. Lipidmaradványok a kerámiában az Indus civilizációból Északnyugat-Indiában. Régészeti Tudományok folyóirata. 125. kötet, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. García-Granero Juan José, et al 2022. Fazekasedényekből származó lipid- és keményítőszemanalízisek integrálása az indiai észak-gudzsaráti őskori táplálékok felfedezéséhez. Frontiers in Ecology and Evolution, 16. március 2022. Sec. Őslénytan. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliográfia  

1. Irto A., et al 2022. Lipids in Archaeological Pottery: A Review on Their mintavételi és extrakciós technikák. Molecules 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. Mi a főzés az indus civilizációban? Indus élelmiszerek vizsgálata kerámia lipid maradék elemzéssel (Doktori értekezés). Cambridge-i Egyetem. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Előadás – Lipidmaradványok a fazekasságban az Indus civilizációból. Elérhető https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***