Como as análises de lípidos desvelan antigos hábitos alimentarios e prácticas culinarias

A cromatografía e a análise de isótopos específicos de compostos de restos lipídicos en cerámica antiga din moito sobre os hábitos alimentarios e as prácticas culinarias antigas. Nas últimas dúas décadas, esta técnica empregouse con éxito para desentrañar as prácticas alimentarias antigas de varios sitios arqueolóxicos do mundo. Os investigadores aplicaron esta técnica recentemente ás cerámicas recollidas en múltiples sitios arqueolóxicos da civilización do val do Indo. O achado científico clave foi o dominio das graxas non ruminantes nos recipientes de cociña, o que implica que os animais non ruminantes (como cabalos, porcos, aves de curral, coellos, etc.) se cociñaban nos recipientes durante un longo período. Isto contradí a opinión tradicional (baseada en evidencias faunísticas) de que os animais ruminantes (como gando, búfalos, cervos, etc.) eran consumidos como alimento pola xente do val do Indo.

As escavacións arqueolóxicas de sitios importantes no século pasado proporcionaron moita información sobre a cultura e as prácticas dos pobos antigos. Non obstante, comprender a dieta e as prácticas de subsistencia prevalentes nas sociedades prehistóricas antigas sen rexistros escritos adoitaba ser unha tarefa difícil porque non quedaba moito do que constituía "alimento" debido á degradación natural case completa dos alimentos e as biomoléculas. Nas últimas dúas décadas, as técnicas químicas estándar de cromatografía e análise específica de compostos da proporción de isótopos estables do carbono fixeron avances nos estudos arqueolóxicos, o que permitiu aos investigadores identificar as fontes de lípidos. Como resultado, fíxose posible investigar a dieta e as prácticas de subsistencia mediante análises moleculares e isotópicas de residuos de alimentos absorbidos baseadas nos valores δ13C e Δ13C.

As plantas son as principais produtoras de alimentos. A maioría das plantas usan a fotosíntese C3 para fixar o carbono, polo que se denominan plantas C3. O trigo, a cebada, o arroz, a avea, o centeo, o chícharo, a mandioca, a soia etc. son as principais plantas C3. Constitúen o alimento básico da humanidade. As plantas C4 (como o millo, a cana de azucre, o miño e o sorgo), pola súa banda, usan a fotosíntese C4 para a fixación do carbono.

O carbono ten dous isótopos estables, o C-12 e o C-13 (o terceiro isótopo, o C-14, é inestable, polo que é radioactivo e utilízase para a datación de achados arqueolóxicos orgánicos ). Dos dous isótopos estables, o C-12, que é máis lixeiro, absórbese preferentemente na fotosíntese. A fotosíntese non é universal; favorece a fixación do C-12. Ademais, as plantas C3 absorben o isótopo C-12, que é máis lixeiro, máis que as plantas C4. Tanto as plantas C3 como as C4 discriminan contra o isótopo C-13, que é máis pesado, pero as plantas C4 non discriminan tanto como as plantas C3. Pola contra, na fotosíntese, tanto as plantas C3 como as C4 favorecen o isótopo C-12 sobre o C-13, pero as plantas C3 favorecen o C-12 máis que as plantas C4. Isto resulta en diferenzas na proporción de isótopos estables do carbono nas plantas C3 e C4 e nos animais que se alimentan de plantas C3 e C4. Un animal alimentado con plantas C3 terá máis isótopos máis lixeiros que un animal alimentado con plantas C4, o que significa que unha molécula lipídica cunha proporción de isótopos máis lixeiros ten máis probabilidades de orixinarse nun animal alimentado con plantas C3. Esta é a base conceptual da análise de isótopos específicos de compostos de lípidos (ou calquera outra biomolécula) que axuda a identificar fontes de residuos lipídicos na cerámica. En resumo, as plantas C3 e C4 teñen diferentes proporcións isotópicas de carbono. O valor δ13C para as plantas C3 é máis lixeiro entre −30 e −23‰, mentres que para as plantas C4 este valor está entre −14 e −12‰.

Despois da extracción dos residuos lipídicos das mostras de cerámica, o primeiro paso clave é separar os diferentes constituíntes lipídicos mediante a técnica de cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS). Isto proporciona un cromatograma lipídico da mostra. Os lípidos degradáranse co tempo, polo que o que adoitamos atopar en mostras antigas son ácidos graxos (AG), especialmente ácido palmítico (C16 ₎ e ácido esteárico ( _C18 ). Polo tanto, esta técnica de análise química axuda na identificación dos ácidos graxos na mostra, pero non proporciona información sobre a súa orixe. É necesario determinar se un ácido graxo específico identificado no antigo recipiente de cociña procedía de produtos lácteos, carne animal ou plantas. Os residuos de ácidos graxos nas cerámicas dependen do que se cociñaba no recipiente na antigüidade.

As plantas C3 e C4 teñen diferentes proporcións de isótopos estables de carbono debido á captación preferente do isótopo C12 máis lixeiro durante a fotosíntese. Do mesmo xeito, os animais alimentados con plantas C3 e C4 teñen diferentes proporcións, por exemplo, o gando domesticado (animais ruminantes como vacas e búfalos) alimentado con alimentos C4 (como o millo) terá unha proporción de isótopos diferente que os animais domesticados máis pequenos como cabras, ovellas. e porcos que adoitan pastar e prosperar en plantas C3. Ademais, os produtos lácteos e a carne derivada de gando rumiante teñen diferentes proporcións de isótopos debido ás diferenzas na síntese de graxas na glándula mamaria e no tecido adiposo. A determinación da orixe dun ácido graxo específico identificado anteriormente realízase mediante a análise das proporcións de isótopos estables do carbono. A técnica de espectrometría de masas de cromatografía de gases-combustión-relación isotópica (GC-C-IRMS) utilízase para analizar as proporcións de isótopos dos ácidos graxos identificados.   

A importancia da análise da proporción de isótopos estables de carbono en residuos lipídicos en estudos arqueolóxicos de sitios prehistóricos demostrouse en 1999 cando o estudo do sitio arqueolóxico en Welsh Borderlands, Reino Unido, puido facer unha distinción clara entre as graxas de orixe non ruminante (por exemplo, porcina) e ruminante (por exemplo, ovina ou bovina) ¹ . Esta abordaxe podería proporcionar unha proba concluínte da primeira produción leiteira na África sahariana verde no quinto milenio a. C. O norte de África era verde con vexetación naquel entón e os pobos prehistóricos do África sahariana adoptaran prácticas leiteiras. Isto concluíuse sobre a base dos valores δ13C e Δ13C dos principais ácidos alcanoicos da graxa do leite identificados en olería2 ^. Análises similares proporcionaron a proba directa máis antiga do procesamento e consumo de lácteos por parte das sociedades neolíticas pastorais no leste de África3 ^e a principios da Idade de Ferro, no norte da ^China4.

No sur de Asia, as evidencias de domesticación remóntanse ao VII ^milenio a. C. No IV ^milenio a. C., animais domesticados como gando, búfalos, cabras, ovellas, etc. estaban presentes en varios xacementos do val do Indo. Houbo suxestións da utilización destes animais na alimentación para lácteos e carne, pero non hai probas científicas concluíntes que apoien esta opinión. A análise de isótopos estables de residuos lipídicos extraídos de anacos cerámicos recollidos dos asentamentos do val do Indo proporciona a evidencia directa máis antiga do procesamento de lácteos no sur de Asia ^5. Noutro estudo recente, máis elaborado e sistemático, de residuos lipídicos de fragmentos de potas recollidos en múltiples xacementos do val do Indo, os investigadores intentaron establecer o tipo de alimentos utilizados nos recipientes. A análise de isótopos confirmou o uso de graxas animais nos recipientes. Un achado científico clave foi o dominio das graxas non ruminantes nos recipientes de cocción ^6, o que implica que os animais non ruminantes (como cabalos, porcos, aves de curral, coellos, etc.) se cociñaban nos recipientes durante un longo período e se consumían como alimento. Isto contradí unha opinión arraigada (baseada en evidencias faunísticas) de que os animais ruminantes (como o gando vacún, búfalo, cervo, cabra, etc.) eran consumidos como alimento pola xente do val do Indo.

A falta de dispoñibilidade de graxas de referencia modernas locais e a posibilidade de mesturar produtos vexetais e animais son limitacións deste estudo. Para superar os posibles efectos resultantes da mestura de produtos vexetais e animais, e para unha visión holística, incorporouse a análise de grans de amidón ás análises de residuos lipídicos. Isto facilitou a cocción de plantas, cereais, leguminosas etc. no recipiente. Isto axuda a superar algunhas das limitacións ⁷.

*** 

Referencias:  

1. Dudd SN et al 1999. Evidence for Variary Patterns of Exploitation of Animal Products in Different Prehistoric Pottery Traditions Based on Lipids Preserved in Superficie and Absorbed Residues. Revista de Ciencias Arqueolóxicas. Tomo 26, número 12, decembro 1999, páxinas 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. Primeira produción láctea na África verde sahariana no V milenio a.C. Natureza 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM et al 2020. Evidencia molecular e isotópica de leite, carne e plantas nos sistemas alimentarios de pastores prehistóricos do leste africano. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Publicado o 13 de abril de 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. Han B., et al 2021. Análise de residuos de lípidos de recipientes cerámicos do sitio de Liujiawa do estado de Rui (Idade de Ferro temperá, norte de China). 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 análise de isótopos específicos de compostos dos residuos de lípidos proporciona a primeira evidencia directa do procesamento de produtos lácteos no sur de Asia. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A., et al 2021. Residuos de lípidos en cerámica da civilización do Indo no noroeste da India. Revista de Ciencias Arqueolóxicas. Tomo 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. García-Granero Juan José, et al 2022. Integración de análises de grans de lípidos e almidón a partir de vasos de cerámica para explorar as vías alimentarias prehistóricas no norte de Gujarat, na India. Fronteiras en ecoloxía e evolución, 16 de marzo de 2022. Sec. Paleontoloxía. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliografía  

1. Irto A., et al 2022. Lipids in Archaeological Pottery: A Review on Their Sampling and Extraction Techniques. Moléculas 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. Que se está a cociñar na civilización do Indo? Investigación dos alimentos do Indus mediante a análise de residuos lipídicos cerámicos (Tese doutoral). Universidade de Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Conferencia – Residuos de lípidos na cerámica da civilización do Indo. Dispoñible en https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***