Come l'analisi dei lipidi svela antiche abitudini alimentari e pratiche culinarie

La cromatografia e l'analisi isotopica specifica del composto dei resti lipidici nelle ceramiche antiche dicono molto sull'antico cibo abitudini e pratiche culinarie. Negli ultimi due decenni, questa tecnica è stata impiegata con successo per svelare antichi misteri cibo pratiche di diversi siti archeologici nel mondo. I ricercatori hanno recentemente applicato questa tecnica alle ceramiche raccolte da diversi siti archeologici della civiltà della valle dell'Indo. La scoperta scientifica chiave è stata la predominanza di grassi non ruminanti nei recipienti di cottura, il che implica che animali non ruminanti (come cavalli, maiali, pollame, volatili, conigli, ecc.) venivano cotti nei recipienti per un lungo periodo. Ciò contraddice la visione di lunga data (basata su prove faunistiche) secondo cui gli animali ruminanti (come bovini, bufali, cervi, ecc.) venivano consumati come cibo dalla gente della valle dell'Indo.  

Gli scavi archeologici di importanti siti nel secolo scorso hanno fornito molte informazioni sulla cultura e le pratiche degli antichi. Tuttavia, comprendere le pratiche alimentari e di sussistenza prevalenti nelle antiche società preistoriche prive di documentazione scritta era un compito arduo perché non molto di ciò che costituiva "cibo" veniva lasciato a causa del quasi completo degrado naturale del cibo. cibo e biomolecole. Negli ultimi due decenni, le tecniche chimiche standard della cromatografia e dell’analisi specifica dei composti del rapporto degli isotopi stabili del carbonio hanno fatto breccia negli studi archeologici consentendo ai ricercatori di individuare le fonti di lipidi. Di conseguenza, è diventato possibile studiare le pratiche dietetiche e di sussistenza utilizzando analisi molecolari e isotopiche dei residui alimentari assorbiti in base ai valori δ13C e Δ13C.  

Le piante sono i produttori primari di cibo. La maggior parte delle piante utilizza la fotosintesi C3 per fissare il carbonio, quindi sono chiamate piante C3. Grano, orzo, riso, avena, segale, fagiolo dall'occhio, manioca, soia ecc. Sono le principali piante C3. Costituiscono la graffetta cibo Dell'umanità. Le piante C4 (come mais, canna da zucchero, miglio e sorgo), invece, utilizzano la fotosintesi C4 per la fissazione del carbonio.  

Il carbonio ha due isotopi stabili, C-12 e C-13 (il terzo isotopo, C-14, è instabile quindi radioattivo e viene utilizzato per la datazione biologico reperti archeologici). Dei due isotopi stabili, il più leggero C-12 viene assorbito preferenzialmente nella fotosintesi. La fotosintesi non è universale; favorisce la fissazione del C-12. Inoltre, le piante C3 assorbono l'isotopo C-12 più leggero più delle piante C4. Sia le piante C3 che C4 discriminano contro l'isotopo C-13 più pesante, ma le piante C4 non discriminano così pesantemente come le piante C3. Al contrario, nella fotosintesi, sia le piante C3 che C4 preferiscono l'isotopo C-12 rispetto a C-13, ma le piante C3 preferiscono C-12 più delle piante C4. Ciò si traduce in differenze nel rapporto degli isotopi stabili del carbonio nelle piante C3 e C4 e negli animali che si nutrono di piante C3 e C4. Un animale nutrito con piante C3 avrà più isotopi più leggeri di un animale nutrito con piante C4, il che significa che è più probabile che una molecola lipidica con un rapporto isotopico più leggero abbia avuto origine da un animale nutrito con piante C3. Questa è la base concettuale dell'analisi isotopica specifica del composto dei lipidi (o di qualsiasi altra biomolecola) che aiuta a identificare le fonti di residui lipidici nella ceramica. In poche parole, le piante C3 e C4 hanno rapporti isotopici del carbonio diversi. Il valore δ13C per le piante C3 è più leggero tra −30 e −23‰ mentre per le piante C4 questo valore è compreso tra −14 e −12‰. 

Dopo l'estrazione dei residui lipidici dai campioni di ceramiche, il primo passaggio fondamentale consiste nel separare diversi costituenti lipidici utilizzando la tecnica della gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS). Questo fornisce un cromatogramma lipidico del campione. I lipidi si degradano nel tempo, quindi ciò che di solito troviamo nei campioni antichi sono gli acidi grassi (FA), in particolare l'acido palmitico (C₁₆) e acido stearico (C₁₈). Pertanto, questa tecnica di analisi chimica aiuta nell'identificazione degli acidi grassi nel campione ma non fornisce informazioni sull'origine degli acidi grassi. Occorre accertare ulteriormente se uno specifico acido grasso individuato nell'antico recipiente di cottura abbia avuto origine da latte o carne animale o vegetale. Il residuo di acido grasso nelle ceramiche dipende da ciò che veniva cucinato nel recipiente nell'antichità. 

Le piante C3 e C4 hanno rapporti diversi di isotopi stabili del carbonio a causa dell'assorbimento preferenziale dell'isotopo C12 più leggero durante la fotosintesi. Allo stesso modo, gli animali nutriti con piante C3 e C4 hanno rapporti diversi, ad esempio, i bovini domestici (animali ruminanti come mucche e bufali) nutriti con cibo C4 (come il miglio) avranno rapporti isotopici diversi rispetto agli animali domestici più piccoli come capre, pecore e suini che di solito pascolano e prosperano su piante C3. Inoltre, i latticini e la carne derivati ​​da bovini ruminanti hanno rapporti isotopici diversi a causa delle differenze nella sintesi dei grassi nella ghiandola mammaria e nel tessuto adiposo. L'accertamento dell'origine di un acido grasso specifico identificato in precedenza viene effettuato mediante l'analisi dei rapporti degli isotopi stabili del carbonio. La tecnica della gascromatografia-combustione-spettrometria di massa del rapporto isotopico (GC-C-IRMS) viene utilizzata per analizzare i rapporti isotopici degli acidi grassi identificati.   

L'importanza dell'analisi del rapporto degli isotopi stabili del carbonio nei residui lipidici negli studi archeologici di siti preistorici è stata dimostrata nel 1999 quando lo studio del sito archeologico a Welsh Borderlands, Regno Unito, ha potuto fare una chiara distinzione tra grassi da non ruminanti (ad esempio, suini) e origine ruminante (es. ovina o bovina).¹. Questo approccio potrebbe fornire la prova conclusiva della prima produzione casearia nell'Africa verde del Sahara nel quinto millennio aC. Il Nord Africa era verde di vegetazione allora e gli africani preistorici del Sahara avevano adottato pratiche casearie. Ciò è stato concluso sulla base dei valori δ13C e Δ13C dei principali acidi alcanoici del grasso del latte identificati nelle ceramiche². Analisi simili hanno fornito la prima prova diretta della lavorazione e del consumo di prodotti lattiero-caseari da parte delle società pastorali neolitiche nell'Africa orientale³ e nella prima età del ferro, nel nord della Cina⁴. 

In Asia meridionale, le prove dell'addomesticamento risalgono al 7^th millennio aC. Entro il 4^th millennio a.C., animali domestici come bovini, bufali, capre, pecore ecc. erano presenti in vari siti della valle dell'Indo. Ci sono stati suggerimenti sull'utilizzo di questi animali negli alimenti per latticini e carne, ma nessuna prova scientifica conclusiva a sostegno di tale visione. Analisi degli isotopi stabili dei residui lipidici estratti dai frammenti ceramici raccolti valle dell'Indo Gli insediamenti forniscono la prima prova diretta della lavorazione del latte nell'Asia meridionale⁵. In un altro studio recente, più elaborato e sistematico dei residui lipidici di frammenti di vaso raccolti da più siti della valle dell'Indo, i ricercatori hanno cercato di stabilire il tipo di cibo utilizzato nei vasi. L'analisi isotopica ha confermato l'uso di grassi animali nei vasi. La scoperta scientifica chiave è stata la predominanza dei grassi non ruminanti nei recipienti di cottura⁶ il che implica che animali non ruminanti (come cavalli, maiali, pollame, pollame, coniglio, ecc.) fossero cotti nei recipienti per un lungo periodo e consumati come cibo. Ciò contraddice una visione di lunga data (basata su prove faunistiche) secondo cui gli animali ruminanti (come bovini, bufali, cervi, capre ecc.) venivano consumati come cibo dalle persone della valle dell'Indo.  

L'indisponibilità di grassi di riferimento moderni locali e la possibilità di miscelazione di piante e prodotti animali sono limitazioni di questo studio. Per superare i possibili effetti derivanti dalla miscelazione di prodotti vegetali e animali e per una visione olistica, l'analisi del grano di amido è stata incorporata nelle analisi dei residui lipidici. Questo ha supportato la cottura di piante, cereali, legumi, ecc. nella nave. Questo aiuta a superare alcune limitazioni⁷. 

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Riferimenti:  

1. Dudd SN et al 1999. Prove per modelli variabili di sfruttamento di prodotti animali in diverse tradizioni ceramiche preistoriche basate su lipidi conservati in superficie e residui assorbiti. Giornale di scienza archeologica. Volume 26, Numero 12, Dicembre 1999, Pagine 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. Primo caseificio nell'Africa verde sahariana nel V millennio a.C. Natura 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. GrilloKM et al 2020. Prove molecolari e isotopiche per latte, carne e piante nei sistemi alimentari preistorici dei pastori dell'Africa orientale. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Pubblicato il 13 aprile 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. Han B., et al 2021. Analisi dei residui lipidici di vasi in ceramica dal sito Liujiawa del RuiState (inizio dell'età del ferro, Cina settentrionale). 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. L'analisi isotopica specifica del composto dei residui lipidici fornisce la prima prova diretta della lavorazione di prodotti lattiero-caseari nell'Asia meridionale. Rappresentazione sciistica 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A., et al 2021. Residui lipidici in ceramica della civiltà dell'Indo nel nord-ovest dell'India. Giornale di scienza archeologica. Volume 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. García Granero Juan José, et al 2022. Integrazione delle analisi dei grani di lipidi e amido da vasi di ceramica per esplorare i percorsi alimentari preistorici nel Gujarat settentrionale, in India. Frontiere in Ecologia ed Evoluzione, 16 marzo 2022. Sez. Paleontologia. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliografia  

1. Irto A., et al 2022. Lipidi nella ceramica archeologica: una rassegna sulle loro tecniche di campionamento ed estrazione. Molecole 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. Cosa sta cucinando nella civiltà dell'Indo? Indagine sugli alimenti dell'Indo attraverso l'analisi dei residui lipidici ceramici (tesi di dottorato). Università di Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Conferenza - Residui lipidici nella ceramica della civiltà dell'Indo. Disponibile a https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

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