چگونه لیپیدها عادات غذایی باستانی و شیوه های آشپزی را آشکار می کنند

کروماتوگرافی و تجزیه و تحلیل ایزوتوپ‌های ترکیبی ویژه بقایای لیپید در سفال‌های باستانی، اطلاعات زیادی در مورد عادات غذایی و شیوه‌های آشپزی باستانی ارائه می‌دهد. در دو دهه گذشته، این تکنیک با موفقیت برای آشکار کردن شیوه‌های غذایی باستانی چندین مکان باستانی در جهان به کار گرفته شده است. محققان اخیراً این تکنیک را در مورد سفال‌های جمع‌آوری‌شده از چندین مکان باستانی تمدن دره سند به کار برده‌اند. یافته علمی کلیدی، تسلط چربی‌های غیرنشخوارکننده در ظروف پخت و پز بود که نشان می‌دهد حیوانات غیرنشخوارکننده (مانند اسب، خوک، مرغ، ماکیان، خرگوش و غیره) در مدت زمان طولانی در ظروف پخته می‌شدند. این با دیدگاه دیرینه (بر اساس شواهد جانوری) مبنی بر اینکه حیوانات نشخوارکننده (مانند گاو، گاومیش، گوزن و غیره) توسط مردم دره سند به عنوان غذا مصرف می‌شدند، در تضاد است.

کاوش‌های باستان‌شناسی در مکان‌های مهم در قرن گذشته، اطلاعات زیادی در مورد فرهنگ و شیوه‌های زندگی مردم باستان ارائه داده است. با این حال، درک رژیم غذایی و شیوه‌های معیشتی رایج در جوامع باستانی ماقبل تاریخ که هیچ سابقه مکتوبی نداشتند، کاری دشوار بود، زیرا به دلیل تخریب طبیعی تقریباً کامل غذا و مولکول‌های زیستی، مقدار زیادی از آنچه «غذا» را تشکیل می‌داد، باقی نمانده بود. در دو دهه گذشته، تکنیک‌های شیمیایی استاندارد کروماتوگرافی و تجزیه و تحلیل ویژه ترکیبات نسبت ایزوتوپ‌های پایدار کربن، در مطالعات باستان‌شناسی پیشرفت‌هایی داشته‌اند و محققان را قادر ساخته‌اند تا منابع لیپیدها را مشخص کنند. در نتیجه، بررسی رژیم غذایی و شیوه‌های معیشتی با استفاده از تجزیه و تحلیل‌های مولکولی و ایزوتوپی بقایای غذایی جذب شده بر اساس مقادیر δ13C و Δ13C امکان‌پذیر شده است.

گیاهان تولیدکنندگان اصلی غذا هستند. اکثر گیاهان از فتوسنتز C3 برای تثبیت کربن استفاده می‌کنند، از این رو به آنها گیاهان C3 گفته می‌شود. گندم، جو، برنج، جو دوسر، چاودار، لوبیا چشم بلبلی، کاساوا، سویا و غیره گیاهان اصلی C3 هستند. آنها غذای اصلی بشر را تشکیل می‌دهند. از سوی دیگر، گیاهان C4 (مانند ذرت، نیشکر، ارزن و سورگوم) از فتوسنتز C4 برای تثبیت کربن استفاده می‌کنند.

کربن دو ایزوتوپ پایدار دارد، C-12 و C-13 (ایزوتوپ سوم C-14، ناپایدار است، بنابراین رادیواکتیو است و برای تاریخ‌گذاری یافته‌های باستان‌شناسی آلی استفاده می‌شود ). از بین دو ایزوتوپ پایدار، C-12 سبک‌تر ترجیحاً در فتوسنتز جذب می‌شود. فتوسنتز جهانی نیست؛ بلکه تثبیت C-12 را ترجیح می‌دهد. علاوه بر این، گیاهان C3 ایزوتوپ سبک‌تر C-12 را بیشتر از گیاهان C4 جذب می‌کنند. هر دو گیاه C3 و C4 ایزوتوپ سنگین‌تر C-13 را ترجیح می‌دهند، اما گیاهان C4 به اندازه گیاهان C3 این تمایز را نشان نمی‌دهند. برعکس، در فتوسنتز، هر دو گیاه C3 و C4 ایزوتوپ C-12 را به C-13 ترجیح می‌دهند، اما گیاهان C3 C-12 را بیشتر از گیاهان C4 ترجیح می‌دهند. این امر منجر به تفاوت در نسبت ایزوتوپ‌های پایدار کربن در گیاهان C3 و C4 و در حیواناتی می‌شود که از گیاهان C3 و C4 تغذیه می‌کنند. حیوانی که از گیاهان C3 تغذیه می‌کند، ایزوتوپ‌های سبک‌تری نسبت به حیوانی که از گیاهان C4 تغذیه می‌کند، خواهد داشت، به این معنی که یک مولکول لیپید با نسبت ایزوتوپ سبک‌تر، به احتمال زیاد از حیوانی که از گیاهان C3 تغذیه می‌کند، سرچشمه گرفته است. این اساس مفهومی تجزیه و تحلیل ایزوتوپ‌های خاص ترکیبات لیپید (یا هر زیست‌مولکول دیگری) است که به شناسایی منابع بقایای لیپید در سفال کمک می‌کند. به طور خلاصه، گیاهان C3 و C4 نسبت‌های ایزوتوپی کربن متفاوتی دارند. مقدار δ13C برای گیاهان C3 بین -30 و -23 ‰ سبک‌تر است، در حالی که برای گیاهان C4 این مقدار بین -14 و -12 ‰ است.

پس از استخراج بقایای لیپید از نمونه‌های سفال، اولین گام کلیدی جداسازی اجزای مختلف لیپید با استفاده از تکنیک کروماتوگرافی گازی-طیف‌سنجی جرمی (GC-MS) است. این کار یک کروماتوگرام لیپیدی از نمونه می‌دهد. لیپیدها با گذشت زمان تجزیه می‌شوند، بنابراین آنچه معمولاً در نمونه‌های باستانی می‌یابیم اسیدهای چرب (FA)، به ویژه اسید پالمیتیک (C16) و اسید استئاریک (C18) هستند _. بنابراین _، این تکنیک تجزیه و تحلیل شیمیایی به شناسایی اسیدهای چرب در نمونه کمک می‌کند اما اطلاعاتی در مورد منشأ اسیدهای چرب ارائه نمی‌دهد. باید بیشتر مشخص شود که آیا یک اسید چرب خاص شناسایی شده در ظرف پخت و پز باستانی از لبنیات یا گوشت حیوانات یا گیاه سرچشمه گرفته است یا خیر. بقایای اسید چرب در سفال‌ها به آنچه در دوران باستان در ظرف پخته می‌شده است بستگی دارد.

گیاهان C3 و C4 به دلیل جذب ترجیحی ایزوتوپ سبکتر C12 در طول فتوسنتز، نسبت‌های متفاوتی از ایزوتوپ‌های پایدار کربن دارند. به طور مشابه، حیواناتی که از گیاهان C3 و C4 تغذیه می‌شوند نسبت‌های متفاوتی دارند، به عنوان مثال، گاوهای اهلی (حیوانات نشخوارکننده مانند گاو و گاومیش) که با غذای C4 (مانند ارزن) تغذیه می‌شوند نسبت ایزوتوپی متفاوتی نسبت به حیوانات اهلی کوچک‌تر مانند بز، گوسفند دارند. و خوکی که معمولاً در گیاهان C3 چرا می کنند و رشد می کنند. علاوه بر این، محصولات لبنی و گوشت مشتق شده از گاو نشخوارکننده به دلیل تفاوت در سنتز چربی در غدد پستانی و بافت چربی، نسبت ایزوتوپی متفاوتی دارند. تعیین منشا یک اسید چرب خاص که قبلاً شناسایی شده بود از طریق تجزیه و تحلیل نسبت ایزوتوپ های پایدار کربن انجام می شود. تکنیک کروماتوگرافی گازی- احتراق- طیف سنجی جرمی نسبت ایزوتوپی (GC-C-IRMS) برای تجزیه و تحلیل نسبت های ایزوتوپی اسیدهای چرب شناسایی شده استفاده می شود.   

اهمیت تجزیه و تحلیل نسبت ایزوتوپ‌های کربن پایدار در بقایای لیپید در مطالعات باستان‌شناسی مکان‌های ماقبل تاریخ در سال ۱۹۹۹ نشان داده شد، زمانی که مطالعه مکان باستان‌شناسی در مرز ولز، انگلستان، توانست تمایز روشنی بین چربی‌های با منشأ غیر نشخوارکننده (مثلاً خوک) و نشخوارکننده (مثلاً گوسفند یا گاو) ایجاد کند ^.۱ این رویکرد می‌تواند اثبات قطعی اولین لبنیات‌سازی در صحرای آفریقا در هزاره پنجم قبل از میلاد ارائه دهد. شمال آفریقا در آن زمان سرسبز و دارای پوشش گیاهی بود و مردم ماقبل تاریخ صحرای آفریقا شیوه‌های لبنیات‌سازی را پذیرفته بودند. این نتیجه بر اساس مقادیر δ13C و Δ13C اسیدهای آلکانوئیک اصلی چربی شیر شناسایی شده در سفال‌ها ^۲ به دست آمد . تجزیه و تحلیل‌های مشابه، اولین شواهد مستقیم از فرآوری و مصرف لبنیات توسط جوامع نوسنگی چوپان در شرق آفریقا ^۳ و در اوایل عصر آهن، شمال چین ^۴ را ارائه دادند.

در جنوب آسیا، شواهد اهلی‌سازی به هزاره ^هفتم پیش از میلاد برمی‌گردد. تا هزاره چهارم ^پیش از میلاد، حیوانات اهلی مانند گاو، گاومیش، بز، گوسفند و غیره در مکان‌های مختلف دره سند وجود داشتند. پیشنهادهایی مبنی بر استفاده از این حیوانات در غذا برای لبنیات و گوشت وجود داشت، اما هیچ مدرک علمی قطعی برای تأیید این دیدگاه وجود نداشت. تجزیه و تحلیل ایزوتوپ پایدار بقایای لیپید استخراج شده از خرده‌های سرامیکی جمع‌آوری شده از سکونتگاه‌های دره سند ، اولین شواهد مستقیم از فرآوری لبنیات در جنوب آسیا را ارائه می‌دهد ^.5 در یک مطالعه سیستماتیک و دقیق‌تر اخیر دیگر از بقایای لیپید از قطعات ظروف جمع‌آوری شده از مکان‌های مختلف دره سند، محققان سعی کردند نوع مواد غذایی مورد استفاده در ظروف را مشخص کنند. تجزیه و تحلیل ایزوتوپ استفاده از چربی‌های حیوانی در ظروف را تأیید کرد. یافته علمی کلیدی، تسلط چربی‌های غیر نشخوارکننده در ظروف پخت و پز بود ^.6 به این معنی که حیوانات غیر نشخوارکننده (مانند اسب، خوک، مرغ، ماکیان، خرگوش و غیره) برای مدت طولانی در ظروف پخته و به عنوان غذا مصرف می‌شدند. این موضوع با دیدگاه دیرینه (بر اساس شواهد جانوری) مبنی بر اینکه حیوانات نشخوارکننده (مانند گاو، گاومیش، گوزن، بز و غیره) توسط مردم دره سند به عنوان غذا مصرف می‌شدند، در تضاد است.

عدم دسترسی به چربی‌های مرجع مدرن محلی و امکان اختلاط گیاهان و فرآورده‌های حیوانی از محدودیت‌های این مطالعه است. برای غلبه بر اثرات احتمالی ناشی از اختلاط فرآورده‌های گیاهی و حیوانی، و برای یک دیدگاه جامع، تجزیه و تحلیل دانه‌های نشاسته در تجزیه و تحلیل بقایای لیپیدی گنجانده شد. این امر پخت گیاهان، غلات، حبوبات و غیره را در ظرف پشتیبانی می‌کرد. این امر به غلبه بر برخی از محدودیت‌ها کمک می‌کند . ⁷

*** 

منابع:  

1. داد SN و همکاران 1999. شواهدی برای الگوهای مختلف بهره برداری از محصولات حیوانی در سنت های مختلف سفال ماقبل تاریخ بر اساس لیپیدهای حفظ شده در بقایای سطحی و جذب شده. مجله علوم باستان شناسی. دوره 26، شماره 12، دسامبر 1999، صفحات 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. اولین تولید لبنیات در آفریقای سبز صحرا در هزاره پنجم قبل از میلاد. Nature 486, 390-394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM et al 2020. شواهد مولکولی و ایزوتوپی برای شیر، گوشت و گیاهان در سیستم های غذایی گله دار آفریقای شرقی ماقبل تاریخ. PNAS. 117 (18) 9793-9799. منتشر شده در 13 آوریل 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. هان بی. و همکاران 2021. تجزیه و تحلیل باقی مانده چربی ظروف سرامیکی از سایت Liujiawa از RuiState (اوایل عصر آهن، شمال چین). مجله علوم کواترنر (2022) 37 (1) 114-122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 

5. چاکرابورتی، کی‌اس، اسلیتر، جی‌اف، میلر، اچ‌ام‌ال. و همکاران تجزیه و تحلیل ایزوتوپی ترکیبی بقایای لیپیدی اولین شواهد مستقیم از فرآوری محصولات لبنی در جنوب آسیا را ارائه می دهد. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A.، و همکاران 2021. بقایای لیپید در سفال از تمدن سند در شمال غربی هند. مجله علوم باستان شناسی. جلد 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. گارسیا-گرانرو خوان خوزه، و همکاران 2022. ادغام تجزیه و تحلیل دانه های لیپید و نشاسته از ظروف سفالی برای کاوش مسیرهای غذایی ماقبل تاریخ در گجرات شمالی، هند. مرزها در اکولوژی و تکامل، 16 مارس 2022. بخش. دیرینه شناسی . DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

کتاب شناسی  

1. ایرتو ا. و همکاران 2022. لیپیدها در سفال های باستان شناسی: مروری بر روش های نمونه برداری و استخراج آنها. Molecules 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan، A. 2020. آشپزی در تمدن سند چیست؟ بررسی مواد غذایی ایندوس از طریق آنالیز باقیمانده لیپید سرامیکی (پایان نامه دکتری). دانشگاه کمبریج. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Lecture – Lipid Residues in Pottery from the Indus Civilization. موجود در https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***