كيف تحلل الدهون الكشف عن العادات الغذائية القديمة وممارسات الطهي

Chromatography and compound specific isotope analysis of lipid remains in ancient pottery tell a lot about ancient طعام habits and culinary practices. In the last two decades, this technique has successfully been employed to unravel ancient طعام 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 طعام by Indus Valley people.  

قدمت الحفريات الأثرية في المواقع المهمة في القرن الماضي الكثير من المعلومات حول ثقافة وممارسات القدماء. ومع ذلك، فإن فهم النظام الغذائي وممارسات الكفاف السائدة في مجتمعات ما قبل التاريخ القديمة التي لا توجد بها سجلات مكتوبة كانت مهمة شاقة لأنه لم يبق الكثير مما يشكل "غذاء" بسبب التدهور الطبيعي شبه الكامل للغذاء. طعام والجزيئات الحيوية. في العقدين الماضيين، حققت التقنيات الكيميائية القياسية للكروماتوغرافيا والتحليل النوعي المركب لنسبة نظائر الكربون المستقرة نجاحات في الدراسات الأثرية مما مكن الباحثين من تحديد مصادر الدهون. ونتيجة لذلك، أصبح من الممكن التحقيق في النظام الغذائي وممارسات الكفاف باستخدام التحليلات الجزيئية والنظائرية لبقايا الأغذية الممتصة على أساس قيم δ13C وΔ13C.  

النباتات هي المنتج الرئيسي للغذاء. تستخدم معظم النباتات عملية التمثيل الضوئي C3 لتثبيت الكربون، ومن ثم تسمى نباتات C3. القمح والشعير والأرز والشوفان والجاودار واللوبيا والكسافا وفول الصويا وغيرها هي النباتات الرئيسية C3. أنها تشكل العنصر الأساسي طعام من البشرية. من ناحية أخرى، تستخدم نباتات C4 (مثل الذرة وقصب السكر والدخن والذرة الرفيعة) عملية التمثيل الضوئي C4 لتثبيت الكربون.  

Carbon has two stable isotopes, C-12 and C-13 (the third isotope C-14, is unstable hence radioactive and is used for dating عضوي archaeological finds). Of the two stable isotopes, the lighter C-12 is preferentially taken up in photosynthesis. Photosynthesis is not universal; it favours fixation of C-12. Further, C3 plants take up lighter C-12 isotope more than C4 plants do. Both C3 and C4 plants discriminate against heavier C-13 isotope but C4 plants do not discriminate as heavily as C3 plants. Put conversely, in photosynthesis, both C3 and C4 plants favour C-12 isotope over C-13 but C3 plants favours C-12 more than C4 plants. This results in differences in ratio of stable isotopes of carbon in C3 and C4 plants and in animals that feed on C3 and C4 plants. An animal fed on C3 plants will have more of lighter isotopes than an animal fed on C4 plants meaning a lipid molecule with lighter isotope ratio is more likely to have originated from an animal fed on C3 plants. This is the conceptual basis of compound specific isotope analysis of lipid (or any other biomolecule for that matter) that helps in identifying sources of lipid residues in the pottery. In a nutshell, C3 and C4 plants have different carbon isotopic ratios. The δ13C value for C3 plants is lighter between −30 and −23‰ while for C4 plants this value is between −14 and −12‰. 

بعد استخلاص بقايا الدهون من عينات الفخار ، تتمثل الخطوة الرئيسية الأولى في فصل مكونات الدهون المختلفة باستخدام تقنية قياس الطيف الكتلي للكتلة اللوني للغاز (GC-MS). وهذا يعطي مخطط كروماتوجرام دهني للعينة. تتحلل الدهون بمرور الوقت ، لذا فإن ما نجده عادة في العينات القديمة هو الأحماض الدهنية (FA) ، وخاصة حمض البالمتيك (C₁₆) وحمض دهني (C₁₈). وبالتالي ، فإن تقنية التحليل الكيميائي هذه تساعد في تحديد الأحماض الدهنية في العينة ولكنها لا تعطي معلومات حول أصل الأحماض الدهنية. يجب التحقق بشكل أكبر مما إذا كان حمض دهني معين تم تحديده في وعاء الطبخ القديم قد نشأ من منتجات الألبان أو اللحوم الحيوانية أو النباتات. تعتمد بقايا الأحماض الدهنية في الأواني الفخارية على ما تم طهيه في الإناء في العصور القديمة. 

تحتوي نباتات C3 و C4 على نسب مختلفة من نظائر الكربون المستقرة بسبب الامتصاص التفضيلي لنظائر C12 الأخف أثناء عملية التمثيل الضوئي. وبالمثل ، فإن الحيوانات التي تتغذى على نباتات C3 و C4 لها نسب مختلفة ، على سبيل المثال ، الأبقار المستأنسة (الحيوانات المجترة مثل البقر والجاموس) التي تتغذى على طعام C4 (مثل الدخن) سيكون لها نسبة نظيرية مختلفة عن الحيوانات الأليفة الصغيرة مثل الماعز والأغنام والخنازير التي عادة ما ترعى وتزدهر على نباتات C3. علاوة على ذلك ، فإن منتجات الألبان واللحوم المشتقة من الأبقار المجترة لها نسب نظيرية مختلفة بسبب الاختلافات في تخليق الدهون في الغدة الثديية والأنسجة الدهنية. يتم التحقق من أصل حمض دهني معين تم تحديده مسبقًا عن طريق تحليل نسب نظائر الكربون المستقرة. يتم استخدام تقنية قياس الطيف الكتلي لنسبة الاحتراق والنظائر الغازية (GC-C-IRMS) لتحليل النسب النظيرية للأحماض الدهنية المحددة.   

تم توضيح أهمية تحليل نسبة نظائر الكربون المستقرة في بقايا الدهون في الدراسات الأثرية لمواقع ما قبل التاريخ في عام 1999 عندما يمكن أن تميز دراسة الموقع الأثري في ويلز بوردرلاندز ، المملكة المتحدة ، بشكل واضح بين الدهون من غير المجترات (مثل الخنازير) و أصول المجترات (مثل الأغنام أو الأبقار)¹. يمكن أن يوفر هذا النهج دليلاً قاطعًا على إنتاج الألبان لأول مرة في أفريقيا الصحراء الخضراء في الألفية الخامسة قبل الميلاد. كانت شمال إفريقيا خضراء مع الغطاء النباتي في ذلك الوقت ، وكان الأفارقة الصحراويين في عصور ما قبل التاريخ قد تبنوا ممارسات الألبان. تم استنتاج ذلك على أساس قيم 13C و 13C للأحماض الألكانوية الرئيسية لدهن الحليب المحددة في الفخار.². قدمت تحليلات مماثلة أول دليل مباشر على معالجة الألبان واستهلاكها من قبل مجتمعات العصر الحجري الحديث الرعوية في شرق إفريقيا³ وفي أوائل العصر الحديدي ، شمال الصين⁴. 

في جنوب آسيا ، تعود أدلة التدجين إلى 7^th الألفية قبل الميلاد. بنسبة 4^th في الألفية قبل الميلاد، كانت الحيوانات الأليفة مثل الماشية والجاموس والماعز والأغنام وغيرها موجودة في مواقع وادي السند المختلفة. وكانت هناك اقتراحات لاستخدام هذه الحيوانات في إنتاج الألبان واللحوم ولكن لا يوجد دليل علمي قاطع يدعم هذا الرأي. تحليل النظائر المستقرة لبقايا الدهون المستخرجة من قطع السيراميك المجمعة منها وادي الاندس توفر المستوطنات أقدم دليل مباشر على تصنيع الألبان في جنوب آسيا⁵. في دراسة أخرى حديثة وأكثر تفصيلاً ومنهجية لبقايا الدهون من شظايا الأواني التي تم جمعها من مواقع وادي السند المتعددة ، حاول الباحثون تحديد نوع المواد الغذائية المستخدمة في الأوعية. أكد تحليل النظائر استخدام الدهون الحيوانية في الأوعية. كان الاكتشاف العلمي الرئيسي هو هيمنة الدهون غير المجترة في أوعية الطهي⁶ الحيوانات غير المجترة (مثل الحصان ، الخنازير ، الدواجن ، الطيور ، الأرانب ، إلخ) تم طهيها في الأوعية على مدى فترة طويلة واستهلاكها كغذاء. يتناقض هذا مع وجهة نظر طويلة الأمد (تستند إلى أدلة حيوانية) مفادها أن الحيوانات المجترة (مثل الأبقار ، والجاموس ، والغزلان ، والماعز ، إلخ) كانت تستهلك كغذاء من قبل سكان وادي السند.  

إن عدم توفر الدهون المرجعية المحلية الحديثة وإمكانية خلط النباتات والمنتجات الحيوانية هي قيود هذه الدراسة. للتغلب على الآثار المحتملة الناتجة عن خلط المنتجات النباتية والحيوانية ، ومن أجل رؤية شاملة ، تم دمج تحليل حبوب النشا في تحليلات بقايا الدهون. وقد دعم ذلك طهي النباتات والحبوب والبقول وغيرها في الوعاء. هذا يساعد في التغلب على بعض القيود⁷. 

*** 

المراجع:  

1. دود SN وآخرون 1999. دليل على أنماط مختلفة لاستغلال المنتجات الحيوانية في تقاليد فخار ما قبل التاريخ المختلفة بناءً على الدهون المحفوظة في المخلفات السطحية والممتصة. مجلة العلوم الأثرية. المجلد 26 ، العدد 12 ، ديسمبر 1999 ، الصفحات 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. دن ، ج ، إيفرشيد ، آر ، سالك ، إم وآخرون. أول الألبان في أفريقيا الصحراوية الخضراء في الألفية الخامسة قبل الميلاد. طبيعة 486 ، 390-394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. غريللو كم وآخرون al 2020. الدليل الجزيئي والنظيري للحليب واللحوم والنباتات في أنظمة أغذية الرعاة في شرق إفريقيا في عصور ما قبل التاريخ. PNAS. 117 (18) 9793-9799. نُشر في 13 أبريل 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. هان ب. وآخرون 2021. تحليل بقايا الدهون للأوعية الخزفية من موقع ليوجياوا في ولاية روي (العصر الحديدي المبكر ، شمال الصين). مجلة العلوم الرباعية (2022) 37 (1) 114-122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 

5. تشاكرابورتي ، كانساس ، سلاتر ، جي إف ، ميلر ، إتش. وآخرون. يوفر تحليل النظائر المركب المحدد لبقايا الدهون أول دليل مباشر على معالجة منتجات الألبان في جنوب آسيا. Sci Rep 10 ، 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. سوريانارايان أ. وآخرون 2021. بقايا دهنية في الفخار من حضارة السند في شمال غرب الهند. مجلة العلوم الأثرية. المجلد 125 ، 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. غارسيا جرانيرو خوان خوسيه ، وآخرون 2022. دمج تحليلات الحبوب الدهنية والنشا من الأوعية الفخارية لاستكشاف طرق الطعام التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ في شمال غوجارات ، الهند. الحدود في علم البيئة والتطور ، 16 مارس 2022. ثانية. علم الحفريات. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

قائمة المراجع  

1. إيرتو أ. وآخرون 2022. الدهون في الفخار الأثري: مراجعة لتقنيات أخذ العينات والاستخراج. جزيئات 2022 ، 27 (11) ، 3451 ؛ DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan، A. 2020. ما هو الطبخ في حضارة السند؟ التحقيق في طعام Indus من خلال تحليل بقايا الدهون الخزفية (أطروحة الدكتوراه). جامعة كامبريدج. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan، A. 2021. محاضرة - بقايا الدهون في الفخار من حضارة السند. متوفر عند https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***