Chromatography and compound specific isotope analysis of lipid remains in ancient pottery tell a lot about ancient eten habits and culinary practices. In the last two decades, this technique has successfully been employed to unravel ancient eten practices of several archaeological sites in the world. Researchers have applied this technique recently to the potteries collected from multiple archaeological sites of Indus Valley Civilisation. The key scientific finding was dominance of non-ruminant fats in the cooking vessels implying non-ruminant animals (such as horse, pigs, poultry, fowl, rabbit, etc) were cooked in the vessels over a long period. This contradicts the long held view (based on faunal evidence) that ruminant animals (such as cattle, buffalo, deer,etc) were consumed as eten by Indus Valley people.
Archeologische opgravingen van belangrijke locaties in de afgelopen eeuw hebben veel informatie opgeleverd over de cultuur en praktijken van oude mensen. Het begrijpen van de voedings- en levensonderhoudspraktijken die gangbaar waren in oude prehistorische samenlevingen zonder geschreven verslagen was echter een zware opgave, omdat er niet veel van wat ‘voedsel’ inhield overbleef als gevolg van de vrijwel volledige natuurlijke afbraak van voedsel. eten en biomoleculen. In de afgelopen twintig jaar hebben de standaard chemische technieken van chromatografie en verbindingsspecifieke analyse van de verhouding van stabiele isotopen van koolstof ingang gevonden in archeologische studies, waardoor onderzoekers bronnen van lipiden kunnen opsporen. Als gevolg hiervan is het mogelijk geworden om voedings- en bestaanspraktijken te onderzoeken met behulp van moleculaire en isotopische analyses van geabsorbeerde voedselresten op basis van de δ13C- en Δ13C-waarden.
Planten zijn de belangrijkste producenten van voedsel. De meeste planten gebruiken C3-fotosynthese om koolstof vast te leggen en worden daarom C3-planten genoemd. Tarwe, gerst, rijst, haver, rogge, cowpea, cassave, sojabonen enz. Zijn de belangrijkste C3-planten. Zij vormen het hoofdbestanddeel eten Van de mensheid. C4-planten (zoals maïs, suikerriet, gierst en sorghum) gebruiken daarentegen C4-fotosynthese voor koolstoffixatie.
Koolstof heeft twee stabiele isotopen, C-12 en C-13 (de derde isotoop C-14, is onstabiel en dus radioactief en wordt gebruikt voor datering organisch archeologische vondsten). Van de twee stabiele isotopen wordt bij voorkeur de lichtere C-12 opgenomen in de fotosynthese. Fotosynthese is niet universeel; het bevordert de fixatie van C-12. Bovendien nemen C3-planten de lichtere C-12-isotoop meer op dan C4-planten. Zowel C3- als C4-planten discrimineren zwaardere C-13-isotoop, maar C4-planten discrimineren niet zo zwaar als C3-planten. Omgekeerd geven zowel C3- als C4-planten bij fotosynthese de voorkeur aan de C-12-isotoop boven C-13, maar C3-planten geven de voorkeur aan C-12 boven C4-planten. Dit resulteert in verschillen in de verhouding van stabiele isotopen van koolstof in C3- en C4-planten en in dieren die zich voeden met C3- en C4-planten. Een dier dat met C3-planten wordt gevoed, zal meer lichtere isotopen hebben dan een dier dat met C4-planten wordt gevoed, wat betekent dat een lipidemolecuul met een lichtere isotopenverhouding waarschijnlijker afkomstig is van een dier dat met C3-planten wordt gevoed. Dit is de conceptuele basis van verbindingsspecifieke isotopenanalyse van lipiden (of welk ander biomolecuul dan ook) die helpt bij het identificeren van bronnen van lipidenresiduen in het aardewerk. Kort gezegd hebben C3- en C4-planten verschillende koolstofisotopenverhoudingen. De δ13C-waarde voor C3-planten is lichter tussen −30 en −23‰, terwijl deze waarde voor C4-planten tussen −14 en −12‰ ligt.
Na extractie van lipideresiduen uit de monsters van aardewerk, is de eerste belangrijke stap het scheiden van verschillende lipidebestanddelen met behulp van de techniek van gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS). Dit geeft een lipidenchromatogram van het monster. Lipiden worden in de loop van de tijd afgebroken, dus wat we gewoonlijk in oude monsters vinden, zijn vetzuren (FA), vooral palmitinezuur (C .).16) en stearinezuur (C18). Deze chemische analysetechniek helpt dus bij de identificatie van vetzuren in het monster, maar geeft geen informatie over de oorsprong van vetzuren. Er moet verder worden vastgesteld of een specifiek vetzuur dat in het oude kookvat is geïdentificeerd, afkomstig is van zuivel of dierlijk vlees of plant. De vetzuurresten in de pottenbakkerijen zijn afhankelijk van wat er in de oudheid in het vat werd gekookt.
C3- en C4-planten hebben verschillende verhoudingen van stabiele isotopen van koolstof vanwege preferentiële opname van lichtere C12-isotoop tijdens fotosynthese. Evenzo hebben dieren die worden gevoed met C3- en C4-planten verschillende verhoudingen, bijvoorbeeld gedomesticeerde runderen (herkauwers zoals koeien en buffels) die worden gevoed met C4-voedsel (zoals gierst) zullen een andere isotopenverhouding hebben dan de kleinere gedomesticeerde dieren zoals geiten, schapen en varken dat gewoonlijk graast en gedijt op C3-planten. Verder hebben zuivelproducten en vlees afkomstig van herkauwers verschillende isotopenverhoudingen vanwege verschillen in de synthese van vetten in hun borstklier en vetweefsel. Het bepalen van de oorsprong van een specifiek vetzuur dat eerder is geïdentificeerd, wordt gedaan door middel van analyse van verhoudingen van stabiele isotopen van koolstof. De techniek van gaschromatografie-verbranding-isotopische verhouding massaspectrometrie (GC-C-IRMS) wordt gebruikt om isotopenverhoudingen van de geïdentificeerde vetzuren te analyseren.
Het belang van ratio-analyse van stabiele koolstofisotopen in lipideresiduen in archeologische studies van prehistorische vindplaatsen werd in 1999 aangetoond toen de studie van archeologische vindplaatsen in Welsh Borderlands, VK, een duidelijk onderscheid kon maken tussen vetten van niet-herkauwers (bijv. varkens) en herkauwers (bijv. schapen of runderen) oorsprong1. Deze benadering zou afdoend bewijs kunnen leveren van de eerste melkveehouderij in het groene Sahara-Afrika in het vijfde millennium voor Christus. Noord-Afrika was toen groen van de vegetatie en prehistorische Saharaanse Afrikaanse mensen hadden zuivelpraktijken aangenomen. Dit werd geconcludeerd op basis van δ13C- en Δ13C-waarden van de belangrijkste alkaanzuren van melkvet geïdentificeerd in aardewerk2. Vergelijkbare analyses leverden het vroegste directe bewijs van de verwerking en consumptie van zuivel door pastorale neolithische samenlevingen in Oost-Afrika3 en in de vroege ijzertijd, Noord-China4.
In Zuid-Azië gaat het bewijs van domesticatie terug tot de 7th millennium voor Christus. Tegen 4th millennium voor Christus waren gedomesticeerde dieren zoals runderen, buffels, geiten, schapen enz. aanwezig op verschillende locaties in de Indusvallei. Er waren suggesties voor het gebruik van deze dieren in voedsel voor zuivel en vlees, maar er was geen sluitend wetenschappelijk bewijs om dit standpunt te ondersteunen. Stabiele isotopenanalyse van lipideresidu geëxtraheerd uit keramische snippers verzameld Indus Vallei nederzettingen vormen het eerste directe bewijs van zuivelverwerking in Zuid-Azië5. In een andere recente, meer uitgebreide, systematische studie van lipideresiduen van potfragmenten verzameld op meerdere locaties in de Indusvallei, probeerden onderzoekers het type voedsel vast te stellen dat in de vaten werd gebruikt. Isotopenanalyse bevestigde het gebruik van dierlijke vetten in vaten. De belangrijkste wetenschappelijke bevinding was de dominantie van niet-herkauwersvetten in de kookpotten6 wat impliceert dat niet-herkauwende dieren (zoals paarden, varkens, pluimvee, gevogelte, konijnen, enz.) gedurende een lange periode in de vaten werden gekookt en als voedsel werden geconsumeerd. Dit is in tegenspraak met een lang gekoesterde opvatting (gebaseerd op faunabewijs) dat herkauwers (zoals runderen, runderen, buffels, herten, geiten enz.) Als voedsel werden geconsumeerd door mensen in de Indusvallei.
Het niet beschikbaar zijn van lokale moderne referentievetten en de mogelijkheid om plantaardige en dierlijke producten te mengen zijn beperkingen van deze studie. Om mogelijke effecten als gevolg van het mengen van plantaardige en dierlijke producten te ondervangen, en voor een holistisch beeld, werd zetmeelkorrelanalyse opgenomen in analyses van lipidenresiduen. Dit ondersteunde het koken van planten, granen, peulvruchten enz. in het vat. Dit helpt een aantal beperkingen te overwinnen7.
***
Referenties:
- Dudd SN c.s. 1999. Bewijs voor variërende patronen van exploitatie van dierlijke producten in verschillende prehistorische aardewerktradities op basis van lipiden die zijn bewaard in oppervlakte- en geabsorbeerde residuen. Tijdschrift voor archeologische wetenschap. Deel 26, uitgave 12, december 1999, pagina's 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434
- Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. Eerste melkveebedrijf in groen Sahara Afrika in het vijfde millennium voor Christus. Natuur 486, 390-394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186
- Grillo KM en al 2020. Moleculair en isotoop bewijs voor melk, vlees en planten in prehistorische Oost-Afrikaanse herdersvoedselsystemen. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Gepubliceerd op 13 april 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117
- Han B., c.s. 2021. Analyse van lipidenresiduen van keramische vaten uit de Liujiawa-site van de RuiState (vroege ijzertijd, Noord-China). Journal of Quaternary Science (2022)37(1) 114-122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377
- Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. et al. Verbindingsspecifieke isotopenanalyse van lipideresiduen levert het vroegste directe bewijs van de verwerking van zuivelproducten in Zuid-Azië. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y
- Suryanarayan A., c.s. 2021. Lipidenresten in aardewerk uit de Indus-beschaving in het noordwesten van India. Tijdschrift voor archeologische wetenschap. Jaargang 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291
- Garcia-Granero Juan José, c.s. 2022. Integratie van lipide- en zetmeelkorrelanalyses van aardewerkschepen om prehistorische voedselwegen in Noord-Gujarat, India te verkennen. Grenzen in ecologie en evolutie, 16 maart 2022. Sec. paleontologie. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199
Bibliografie
- Irto A., c.s. 2022. Lipiden in archeologisch aardewerk: een overzicht van hun bemonsterings- en extractietechnieken. Moleculen 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451
- Suryanarayan, A. 2020. Wat kookt er in de Indus-beschaving? Onderzoek naar Indus-voedsel door middel van keramische lipidenresiduanalyse (proefschrift). Universiteit van Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249
- Suryanarayan, A. 2021. Lezing - Lipidenresten in aardewerk uit de Indus-beschaving. Verkrijgbaar bij https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo
***
