Como as análises lipídicas desvendam antigos hábitos alimentares e práticas culinárias

A cromatografia e a análise de isótopos específicos de compostos de restos lipídicos em cerâmica antiga dizem muito sobre a antiguidade. comida hábitos e práticas culinárias. Nas últimas duas décadas, esta técnica tem sido empregada com sucesso para desvendar antigos comida práticas de vários sítios arqueológicos do mundo. Os pesquisadores aplicaram esta técnica recentemente às cerâmicas coletadas em vários sítios arqueológicos da Civilização do Vale do Indo. A principal descoberta científica foi a predominância de gorduras não ruminantes nos recipientes de cozinha, o que implica que animais não ruminantes (tais como cavalos, porcos, aves, aves, coelhos, etc.) foram cozinhados nos recipientes durante um longo período. Isto contradiz a visão de longa data (baseada em evidências faunísticas) de que animais ruminantes (como gado, búfalos, veados, etc.) eram consumidos como comida pelos povos do Vale do Indo.  

Escavações arqueológicas de locais importantes no século passado forneceram muitas informações sobre a cultura e as práticas dos povos antigos. No entanto, compreender a dieta e as práticas de subsistência predominantes nas antigas sociedades pré-históricas sem registos escritos costumava ser uma tarefa árdua porque não restava muito do que constituía “alimento” devido à quase completa degradação natural dos alimentos. comida e biomoléculas. Nas últimas duas décadas, as técnicas químicas padrão de cromatografia e análise específica de compostos da proporção de isótopos estáveis ​​de carbono fizeram incursões em estudos arqueológicos, permitindo aos pesquisadores identificar fontes de lipídios. Como resultado, tornou-se possível investigar práticas alimentares e de subsistência utilizando análises moleculares e isotópicas de resíduos alimentares absorvidos com base nos valores de δ13C e Δ13C.  

As plantas são os principais produtores de alimentos. A maioria das plantas usa a fotossíntese C3 para fixar carbono, por isso são chamadas de plantas C3. Trigo, cevada, arroz, aveia, centeio, feijão-caupi, mandioca, soja etc. são as principais plantas C3. Eles formam a base comida da humanidade. As plantas C4 (como milho, cana-de-açúcar, milheto e sorgo), por outro lado, usam a fotossíntese C4 para fixação de carbono.  

O carbono tem dois isótopos estáveis, C-12 e C-13 (o terceiro isótopo C-14, é instável, portanto radioativo, e é usado para datação orgânico achados arqueológicos). Dos dois isótopos estáveis, o C-12, mais leve, é preferencialmente absorvido na fotossíntese. A fotossíntese não é universal; favorece a fixação de C-12. Além disso, as plantas C3 absorvem mais o isótopo C-12 mais leve do que as plantas C4. Ambas as plantas C3 e C4 discriminam o isótopo C-13 mais pesado, mas as plantas C4 não discriminam tão fortemente quanto as plantas C3. Em outras palavras, na fotossíntese, ambas as plantas C3 e C4 favorecem o isótopo C-12 em vez do C-13, mas as plantas C3 favorecem o C-12 mais do que as plantas C4. Isto resulta em diferenças na proporção de isótopos estáveis ​​de carbono em plantas C3 e C4 e em animais que se alimentam de plantas C3 e C4. Um animal alimentado com plantas C3 terá mais isótopos mais leves do que um animal alimentado com plantas C4, o que significa que é mais provável que uma molécula lipídica com proporção de isótopos mais leve tenha se originado de um animal alimentado com plantas C3. Esta é a base conceitual da análise isotópica específica de compostos lipídicos (ou qualquer outra biomolécula) que ajuda na identificação de fontes de resíduos lipídicos na cerâmica. Resumindo, as plantas C3 e C4 têm diferentes proporções isotópicas de carbono. O valor de δ13C para plantas C3 é mais leve entre -30 e -23‰ enquanto para plantas C4 este valor está entre -14 e -12‰. 

Após a extração dos resíduos lipídicos das amostras de cerâmicas, o primeiro passo fundamental é separar os diferentes constituintes lipídicos utilizando a técnica de cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS). Isto dá um cromatograma lipídico da amostra. Os lipídios se degradam com o tempo, então o que geralmente encontramos em amostras antigas são ácidos graxos (FA), especialmente ácido palmítico (C₁₆) e ácido esteárico (C₁₈). Assim, esta técnica de análise química auxilia na identificação de ácidos graxos na amostra, mas não fornece informações sobre a origem dos ácidos graxos. É necessário verificar se um ácido graxo específico identificado no antigo recipiente de cozimento originou-se de laticínios ou carne animal ou vegetal. O resíduo de ácido graxo nas cerâmicas depende do que foi cozido no recipiente nos tempos antigos. 

As plantas C3 e C4 têm diferentes proporções de isótopos estáveis ​​de carbono devido à absorção preferencial de isótopos C12 mais leves durante a fotossíntese. Da mesma forma, animais alimentados com plantas C3 e C4 têm proporções diferentes, por exemplo, gado domesticado (animais ruminantes, como vacas e búfalos) alimentados com alimentos C4 (como milheto) terão proporções de isótopos diferentes dos animais domesticados menores, como cabras, ovelhas e porco que geralmente pastam e prosperam em plantas C3. Além disso, laticínios e carnes derivadas de bovinos ruminantes possuem diferentes proporções de isótopos devido a diferenças na síntese de gorduras em sua glândula mamária e tecido adiposo. A determinação da origem de um ácido graxo específico identificado anteriormente é feita por meio da análise de proporções de isótopos estáveis ​​de carbono. A técnica de cromatografia gasosa-combustão-espectrometria de massa de razão isotópica (GC-C-IRMS) é utilizada para analisar as razões isotópicas dos ácidos graxos identificados.   

A importância da análise da razão de isótopos de carbono estáveis ​​em resíduos lipídicos em estudos arqueológicos de sítios pré-históricos foi demonstrada em 1999, quando o estudo de sítio arqueológico em Welsh Borderlands, Reino Unido, pôde fazer uma distinção clara entre gorduras de não ruminantes (por exemplo, suínos) e origens de ruminantes (por exemplo, ovinos ou bovinos)¹. Esta abordagem poderia fornecer uma prova conclusiva da primeira produção leiteira na África do Saara verde no quinto milênio aC. O norte da África era verde com vegetação na época e os povos pré-históricos da África do Saara adotaram práticas leiteiras. Isso foi concluído com base nos valores de δ13C e Δ13C dos principais ácidos alcanóicos da gordura do leite identificados em cerâmicas². Análises semelhantes forneceram as primeiras provas diretas do processamento e consumo de laticínios pelas sociedades pastoris neolíticas na África Oriental³ e no início da Idade do Ferro, norte da China⁴. 

No sul da Ásia, a evidência de domesticação remonta ao 7^th milênio aC. Por 4^th milênio aC, animais domesticados como gado, búfalos, cabras, ovelhas, etc. estavam presentes em vários locais do Vale do Indo. Houve sugestões de utilização destes animais na alimentação de laticínios e carne, mas nenhuma evidência científica conclusiva para apoiar a opinião. Análise de isótopos estáveis ​​de resíduos lipídicos extraídos de fragmentos cerâmicos coletados de Vale do Indo assentamentos fornecem a primeira evidência direta de processamento de laticínios no Sul da Ásia⁵. Em outro estudo recente, mais elaborado e sistemático de resíduos lipídicos de fragmentos de vasos coletados em vários locais do Vale do Indo, os pesquisadores tentaram estabelecer o tipo de alimentos usados ​​nos navios. A análise isotópica confirmou o uso de gorduras animais em vasos. A principal descoberta científica foi o domínio de gorduras não ruminantes nos recipientes de cozimento⁶ implicando animais não ruminantes (como cavalos, porcos, aves de capoeira, aves, coelhos, etc) foram cozidos nos vasos durante um longo período e consumidos como alimento. Isso contradiz uma visão de longa data (baseada em evidências faunísticas) de que animais ruminantes (como gado bovino, búfalo, veado, cabra etc) eram consumidos como alimento pelas pessoas do Vale do Indo.  

A indisponibilidade de gorduras locais modernas de referência e a possibilidade de mistura de produtos vegetais e animais são limitações deste estudo. Para superar possíveis efeitos resultantes da mistura de produtos vegetais e animais, e para uma visão holística, a análise de grãos de amido foi incorporada às análises de resíduos lipídicos. Esta cozedura de plantas, cereais, leguminosas, etc. Isso ajuda a superar algumas das limitações⁷. 

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Referências:  

1. Dudd SN et al 1999. Evidência para padrões variados de exploração de produtos animais em diferentes tradições cerâmicas pré-históricas com base em lipídios preservados em superfície e resíduos absorvidos. Revista de Ciência Arqueológica. Volume 26, Edição 12, Dezembro de 1999, Páginas 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et ai. Primeira produção leiteira na África do Saara verde no quinto milênio aC. Natureza 486, 390-394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM e outros al 2020. Evidência molecular e isotópica para leite, carne e plantas em sistemas alimentares pré-históricos de pastores da África Oriental. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Publicado em 13 de abril de 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. Han B., et al 2021. Análise de resíduos lipídicos de vasos cerâmicos do sítio Liujiawa do RuiState (início da Idade do Ferro, norte da 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 ai. A análise isotópica específica de compostos de resíduos lipídicos fornece a primeira evidência direta do processamento de produtos lácteos no sul da Ásia. Representante Científico 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A., et al 2021. Resíduos lipídicos em cerâmica da Civilização Indo no noroeste da Índia. Revista de Ciência Arqueológica. Volume 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. Garcia-Granero Juan José, et al 2022. Integrando análises de lipídios e grãos de amido de vasos de cerâmica para explorar caminhos alimentares pré-históricos no norte de Gujarat, Índia. Frontiers in Ecology and Evolution, 16 de março de 2022. Sec. Paleontologia. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliografia  

1. Irto A., et al 2022. Lipídios em cerâmica arqueológica: uma revisão sobre suas técnicas de amostragem e extração. Moléculas 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. O que está cozinhando na civilização do Indo? Investigando os alimentos Indus através da análise de resíduos lipídicos cerâmicos (Tese de Doutorado). Universidade de Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Palestra – Resíduos lipídicos em cerâmica da civilização do Indo. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

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