QUẢNG CÁO

Cách phân tích Lipid làm sáng tỏ các thói quen ăn uống cổ xưa và thực hành ẩm thực

Phép sắc ký và phân tích đồng vị hợp chất cụ thể của chất béo còn lại trong đồ gốm cổ cho biết rất nhiều về thói quen ẩm thực và thực hành ẩm thực cổ đại. Trong hai thập kỷ gần đây, kỹ thuật này đã được sử dụng thành công để làm sáng tỏ các thực hành cổ xưa của một số địa điểm khảo cổ trên thế giới. Các nhà nghiên cứu gần đây đã áp dụng kỹ thuật này cho các bình gốm được thu thập từ nhiều địa điểm khảo cổ của Nền văn minh Thung lũng Indus. Phát hiện khoa học quan trọng là sự thống trị của chất béo không phải động vật nhai lại trong các nồi nấu, ngụ ý rằng các động vật không nhai lại (chẳng hạn như ngựa, lợn, gia cầm, gà, thỏ, v.v.) được nấu trong các nồi trong một thời gian dài. Điều này mâu thuẫn với quan điểm lâu nay (dựa trên bằng chứng động vật) rằng động vật nhai lại (như trâu, bò, hươu, nai, v.v.) được người dân Thung lũng Indus tiêu thụ làm thức ăn.  

Archaeological excavations of important sites in the past century provided lot of information about the culture and practices of ancient people. However, understanding diet and subsistence practices prevalent in ancient prehistoric societies with no written records used to be an uphill task because not much of what constituted ‘food’ were left due to almost complete natural degradation of thực phẩm and biomolecules. In the last two decades, the standard chemical techniques of chromatography and compound specific analysis of the ratio of stable isotopes of carbon have made inroads in archaeological studies enabling researchers to pinpoint sources of lipids. As a result, it has become possible to investigate diet and subsistence practices using molecular and isotopic analyses of absorbed food residues based on the δ13C and Δ13C values.  

Plants are the primary producers of food. Most plants use C3 photosynthesis to fix carbon, hence are called C3 plants. Wheat, barley, rice, oats, rye, cowpea, cassava, soybean etc are the main C3 plants. They form the staple thực phẩm of mankind. C4 plants (such as corn, sugarcane, millet, and sorghum) on the other hand, use C4 photosynthesis for carbon fixation.  

Carbon có hai đồng vị ổn định, C-12 và C-13 (đồng vị thứ ba C-14, không bền do đó có tính phóng xạ và được sử dụng để xác định niên đại các phát hiện khảo cổ hữu cơ). Trong số hai đồng vị ổn định, C-12 nhẹ hơn được ưu tiên sử dụng trong quá trình quang hợp. Quang hợp không phải là phổ quát; nó ủng hộ việc cố định C-12. Hơn nữa, thực vật C3 sử dụng đồng vị C-12 nhẹ hơn so với thực vật C4. Cả thực vật C3 và C4 đều phân biệt đồng vị C-13 nặng hơn nhưng thực vật C4 không phân biệt nặng như thực vật C3. Ngược lại, trong quá trình quang hợp, cả thực vật C3 và C4 ưa thích đồng vị C-12 hơn C-13 nhưng thực vật C3 ưa thích đồng vị C-12 hơn thực vật C4. Điều này dẫn đến sự khác biệt về tỷ lệ đồng vị ổn định của cacbon ở thực vật C3 và C4 và ở động vật ăn thực vật C3 và C4. Động vật ăn thực vật C3 sẽ có nhiều đồng vị nhẹ hơn động vật ăn thực vật C4 có nghĩa là phân tử lipid có tỷ lệ đồng vị nhẹ hơn có nhiều khả năng có nguồn gốc từ động vật ăn thực vật C3. Đây là cơ sở khái niệm của phân tích đồng vị hợp chất cụ thể của lipid (hoặc bất kỳ phân tử sinh học nào khác cho vật chất đó) giúp xác định các nguồn dư lượng lipid trong đồ gốm. Tóm lại, thực vật C3 và C4 có tỷ lệ đồng vị cacbon khác nhau. Giá trị δ13C đối với thực vật C3 nhẹ hơn từ −30 đến −23 ‰ trong khi đối với thực vật C4 giá trị này là từ −14 đến −12 ‰. 

Sau khi chiết tách cặn lipid từ các mẫu pin, bước quan trọng đầu tiên là tách các thành phần lipid khác nhau bằng kỹ thuật Sắc ký khí-khối phổ (GC-MS). Điều này cho ra sắc ký đồ lipid của mẫu. Lipid bị phân hủy theo thời gian vì vậy những gì chúng ta thường tìm thấy trong các mẫu cổ là axit béo (FA), đặc biệt là axit palmitic (C16) và axit stearic (C18). Do đó, kỹ thuật phân tích hóa học này giúp xác định các axit béo trong mẫu nhưng nó không cung cấp thông tin về nguồn gốc của các axit béo. Cần phải xác định thêm liệu một axit béo cụ thể được xác định trong nồi nấu cổ có nguồn gốc từ sữa hoặc thịt động vật hoặc thực vật. Dư lượng axit béo trong pin phụ thuộc vào những gì được nấu trong nồi thời cổ đại. 

Thực vật C3 và C4 có tỷ lệ đồng vị cacbon ổn định khác nhau do đồng vị C12 nhẹ hơn được ưu tiên hấp thụ trong quá trình quang hợp. Tương tự, động vật ăn thực vật C3 và C4 có tỷ lệ đồng vị khác nhau, ví dụ, gia súc thuần hóa (động vật nhai lại như trâu, bò) ăn thức ăn C4 (như kê) sẽ có tỷ lệ đồng vị khác với động vật thuần hóa nhỏ hơn như dê, cừu. và lợn thường ăn cỏ và phát triển mạnh trên thực vật C3. Hơn nữa, các sản phẩm sữa và thịt có nguồn gốc từ gia súc nhai lại có tỷ lệ đồng vị khác nhau do sự khác biệt trong tổng hợp chất béo trong mô mỡ và mô mỡ của chúng. Việc xác định nguồn gốc của một axit béo cụ thể được xác định trước đó được thực hiện bằng cách phân tích tỷ lệ các đồng vị bền của cacbon. Kỹ thuật sắc ký khí-đốt-tỷ lệ đồng vị khối phổ (GC-C-IRMS) được sử dụng để phân tích tỷ lệ đồng vị của các axit béo đã được xác định.   

Tầm quan trọng của việc phân tích tỷ lệ đồng vị cacbon ổn định trong cặn lipid trong các nghiên cứu khảo cổ học về các địa điểm thời tiền sử đã được chứng minh vào năm 1999 khi nghiên cứu địa điểm khảo cổ ở Welsh Borderlands, Vương quốc Anh, có thể phân biệt rõ ràng giữa chất béo từ động vật không nhai lại (ví dụ, lợn) và nguồn gốc động vật nhai lại (ví dụ, noãn hoặc bò)1. Cách tiếp cận này có thể cung cấp bằng chứng thuyết phục về việc vắt sữa đầu tiên ở châu Phi Sahara xanh trong thiên niên kỷ thứ năm trước Công nguyên. Bắc Phi lúc đó xanh tươi với thảm thực vật và người dân Châu Phi thời tiền sử ở Sahara đã áp dụng các phương thức chăn nuôi bò sữa. Điều này được kết luận dựa trên giá trị δ13C và Δ13C của các axit ankan chính của chất béo sữa được xác định trong pin2. Các phân tích tương tự đã cung cấp bằng chứng trực tiếp sớm nhất về quá trình chế biến và tiêu thụ sữa của các xã hội thời kỳ đồ đá mới ở miền đông châu Phi3 và vào đầu thời đại đồ sắt, miền bắc Trung Quốc4

Ở Nam Á, bằng chứng về sự thuần hóa có từ năm 7th thiên niên kỷ trước Công nguyên. Bằng 4th millennium BC, domesticated animals like cattle, buffalo, goat, sheep etc were present across various Indus Valley sites. There were suggestions of utilisation of these animals in food for dairy and meat but no conclusive scientific evidence to support the view. Stable isotope analysis of lipid residue extracted from ceramic shreds collected from Thung lũng indus settlements provide the earliest direct evidence of dairy processing in South Asia5. Trong một nghiên cứu có hệ thống, công phu hơn khác về dư lượng lipid từ các mảnh nồi thu thập được từ nhiều địa điểm ở Thung lũng Indus, các nhà nghiên cứu đã cố gắng thiết lập loại thực phẩm được sử dụng trong các bình. Phân tích đồng vị xác nhận việc sử dụng mỡ động vật trong tàu. Phát hiện khoa học quan trọng là sự thống trị của chất béo không phải của động vật nhai lại trong các lò nấu ăn6 ngụ ý động vật không nhai lại (như ngựa, lợn, gia cầm, gà, thỏ, v.v.) được nấu chín trong các tàu trong một thời gian dài và được tiêu thụ làm thực phẩm. Điều này mâu thuẫn với quan điểm lâu nay (dựa trên bằng chứng động vật) rằng động vật nhai lại (chẳng hạn như trâu bò, trâu, hươu, nai, dê, v.v.) được người dân Thung lũng Indus tiêu thụ làm thức ăn.  

Nghiên cứu này không có sẵn chất béo tham chiếu hiện đại và khả năng trộn lẫn thực vật và sản phẩm động vật là những hạn chế của nghiên cứu này. Để khắc phục những ảnh hưởng có thể xảy ra do việc trộn lẫn các sản phẩm động thực vật và để có một cái nhìn tổng thể, phân tích hạt tinh bột đã được đưa vào phân tích cặn lipid. Điều này hỗ trợ nấu các loại thực vật, ngũ cốc, đậu, vv trong tàu. Điều này giúp khắc phục một số hạn chế7

*** 

Tài liệu tham khảo:  

  1. Dudd SN et al 1999. Bằng chứng cho việc thay đổi các mô hình khai thác các sản phẩm động vật trong các truyền thống làm gốm thời tiền sử khác nhau dựa trên chất béo được bảo quản trong cặn bề mặt và hấp thụ. Tạp chí Khoa học Khảo cổ học. Tập 26, Số 12, Tháng 1999 năm 1473, Trang 1482-XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 
  1. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. và cộng sự. Lần đầu tiên vắt sữa ở châu Phi Sahara xanh vào thiên niên kỷ thứ năm trước Công nguyên. Nature 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 
  1. Grillo KM và al 2020. Bằng chứng phân tử và đồng vị đối với sữa, thịt và thực vật trong hệ thống thức ăn chăn gia súc thời tiền sử ở Đông Phi. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Xuất bản ngày 13 tháng 2020 năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 
  1. Hàn B., et al 2021. Phân tích cặn lipid của các bình gốm từ địa điểm Liujiawa của RuiState (đầu thời đại đồ sắt, miền bắc Trung Quốc). Tạp chí Khoa học Đệ tứ (2022) 37 (1) 114–122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 
  1. Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. et al. Phân tích đồng vị cụ thể của hợp chất về dư lượng lipid cung cấp bằng chứng trực tiếp sớm nhất về quá trình chế biến sản phẩm sữa ở Nam Á. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 
  1. Suyanarayan A., et al 2021. Chất béo còn sót lại trong đồ gốm từ nền văn minh Indus ở tây bắc Ấn Độ. Tạp chí Khoa học Khảo cổ học. Tập 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 
  1. García-Granero Juan José, et al 2022. Tích hợp phân tích lipid và hạt tinh bột từ tàu gốm để khám phá đường ăn uống thời tiền sử ở Bắc Gujarat, Ấn Độ. Biên giới trong sinh thái và tiến hóa, ngày 16 tháng 2022 năm XNUMX. Sec. Cổ sinh vật học. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Tài liệu tham khảo  

  1. Irto A., et al 2022. Lipid trong đồ gốm khảo cổ: Đánh giá về kỹ thuật lấy mẫu và chiết xuất của chúng. Phân tử 2022, 27 (11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 
  1. Suryanarayan, A. 2020. Nấu ăn gì trong Nền văn minh Indus? Khảo sát thực phẩm Indus thông qua phân tích cặn lipid gốm (Luận án Tiến sĩ). Đại học Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 
  1. Suryanarayan, A. 2021. Bài giảng - Dư lượng lipid trong đồ gốm từ nền văn minh Indus. Có sẵn tại https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Nhà báo khoa học | Biên tập viên sáng lập tạp chí Khoa học Châu Âu

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Các phương pháp điều trị thực tế ảo tự động (VR) cho các rối loạn về sức khỏe tâm thần

Nghiên cứu cho thấy hiệu quả của một phương pháp điều trị thực tế ảo tự động ...

Bệnh vẩy nến ở châu Âu: Số ca nhiễm Chlamydophila psittaci gia tăng bất thường 

Vào tháng 2024 năm XNUMX, năm quốc gia thuộc WHO Châu Âu...

Dầu dừa trong thực phẩm làm giảm dị ứng da

Nghiên cứu mới trên chuột cho thấy tác dụng của việc tiêu thụ ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi