วิธีวิเคราะห์ไขมันในอาหารโบราณและแนวทางปฏิบัติในการทำอาหาร

การวิเคราะห์โครมาโตกราฟีและไอโซโทปจำเพาะของสารประกอบของไขมันที่ยังคงอยู่ในเครื่องปั้นดินเผาโบราณบอกเล่าเรื่องราวโบราณได้มากมาย อาหาร นิสัยและแนวปฏิบัติในการทำอาหาร ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา เทคนิคนี้ได้ถูกนำมาใช้เพื่อเปิดเผยความโบราณอย่างประสบความสำเร็จ อาหาร การปฏิบัติของแหล่งโบราณคดีหลายแห่งในโลก นักวิจัยได้ใช้เทคนิคนี้เมื่อเร็ว ๆ นี้กับเครื่องปั้นดินเผาที่รวบรวมจากแหล่งโบราณคดีหลายแห่งในอารยธรรมลุ่มแม่น้ำสินธุ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญคือการที่ไขมันที่ไม่ใช่สัตว์เคี้ยวเอื้องส่วนใหญ่ในภาชนะปรุงอาหาร ซึ่งหมายถึงสัตว์ที่ไม่เคี้ยวเอื้อง (เช่น ม้า หมู สัตว์ปีก ไก่ กระต่าย ฯลฯ) ถูกปรุงในภาชนะเป็นเวลานาน สิ่งนี้ขัดแย้งกับความเชื่อที่มีมายาวนาน (ตามหลักฐานของสัตว์ต่างๆ) ที่ว่าสัตว์เคี้ยวเอื้อง (เช่น วัว ควาย กวาง ฯลฯ) ถูกใช้เป็นอาหาร อาหาร โดยชาวลุ่มแม่น้ำสินธุ  

การขุดค้นสถานที่สำคัญทางโบราณคดีในศตวรรษที่ผ่านมาให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับวัฒนธรรมและการปฏิบัติของคนโบราณ อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจพฤติกรรมการกินและการยังชีพแพร่หลายในสังคมยุคก่อนประวัติศาสตร์โบราณโดยไม่มีบันทึกเป็นลายลักษณ์อักษรเคยเป็นงานที่ยากเย็นแสนเข็ญ เพราะสิ่งที่ประกอบขึ้นเป็น 'อาหาร' มีไม่มากที่เหลืออยู่เนื่องจากการย่อยสลายตามธรรมชาติของอาหารเกือบทั้งหมด อาหาร และชีวโมเลกุล ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา เทคนิคทางเคมีมาตรฐานของโครมาโตกราฟีและการวิเคราะห์เฉพาะสารประกอบของอัตราส่วนของไอโซโทปเสถียรของคาร์บอน ได้รุกล้ำเข้ามาในการศึกษาทางโบราณคดี ทำให้นักวิจัยสามารถระบุแหล่งที่มาของไขมันได้ ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบแนวทางปฏิบัติด้านอาหารและการยังชีพโดยใช้การวิเคราะห์ระดับโมเลกุลและไอโซโทปของอาหารตกค้างที่ดูดซึมโดยยึดตามค่า δ13C และ Δ13C  

พืชเป็นผู้ผลิตอาหารหลัก พืชส่วนใหญ่ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง C3 เพื่อตรึงคาร์บอน จึงเรียกว่าพืช C3 ข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ ข้าว ข้าวโอ๊ต ข้าวไรย์ ถั่วพุ่ม มันสำปะหลัง ถั่วเหลือง ฯลฯ เป็นพืช C3 หลัก พวกเขาเป็นวัตถุดิบหลัก อาหาร ของมนุษยชาติ ในทางกลับกัน พืช C4 (เช่น ข้าวโพด อ้อย ข้าวฟ่าง และข้าวฟ่าง) ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง C4 สำหรับการตรึงคาร์บอน  

คาร์บอนมีไอโซโทปเสถียร 12 ไอโซโทป C-13 และ C-14 (ไอโซโทปที่สาม C-XNUMX จึงไม่เสถียร จึงมีกัมมันตภาพรังสี และใช้สำหรับการหาคู่ อินทรีย์ การค้นพบทางโบราณคดี) ในบรรดาไอโซโทปเสถียรทั้งสองนั้น C-12 ที่เบากว่าจะถูกนำไปใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นพิเศษ การสังเคราะห์ด้วยแสงไม่เป็นสากล มันสนับสนุนการตรึง C-12 นอกจากนี้ พืช C3 ยังใช้ไอโซโทป C-12 ที่เบากว่าพืช C4 พืชทั้ง C3 และ C4 เลือกปฏิบัติต่อไอโซโทป C-13 ที่หนักกว่า แต่พืช C4 ไม่เลือกปฏิบัติมากเท่ากับพืช C3 ในทางกลับกัน ในการสังเคราะห์ด้วยแสง ทั้งพืช C3 และ C4 ชอบไอโซโทป C-12 มากกว่าพืช C-13 แต่พืช C3 ชอบ C-12 มากกว่าพืช C4 ซึ่งส่งผลให้เกิดความแตกต่างในอัตราส่วนของไอโซโทปเสถียรของคาร์บอนในพืช C3 และ C4 และในสัตว์ที่กินพืช C3 และ C4 สัตว์ที่เลี้ยงด้วยพืช C3 จะมีไอโซโทปเบากว่าสัตว์ที่เลี้ยงด้วยพืช C4 ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลของไขมันที่มีอัตราส่วนไอโซโทปเบากว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดจากสัตว์ที่เลี้ยงด้วยพืช C3 นี่เป็นพื้นฐานแนวคิดของการวิเคราะห์ไอโซโทปเฉพาะของสารประกอบของไขมัน (หรือชีวโมเลกุลอื่นๆ สำหรับสารนั้น) ซึ่งช่วยในการระบุแหล่งที่มาของไขมันที่ตกค้างในเครื่องปั้นดินเผา โดยสรุป พืช C3 และ C4 มีอัตราส่วนไอโซโทปคาร์บอนต่างกัน ค่า δ13C สำหรับต้น C3 จะเบากว่าระหว่าง −30 ถึง −23‰ ในขณะที่สำหรับต้น C4 ค่านี้จะอยู่ระหว่าง −14 ถึง −12‰ 

หลังจากการสกัดไขมันตกค้างจากตัวอย่างเครื่องปั้นดินเผา ขั้นตอนสำคัญประการแรกคือการแยกองค์ประกอบไขมันที่แตกต่างกันโดยใช้เทคนิค Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) สิ่งนี้จะให้โครมาโตแกรมของไขมันของตัวอย่าง ไขมันจะเสื่อมสภาพตามกาลเวลา ดังนั้นสิ่งที่เรามักพบในตัวอย่างโบราณคือกรดไขมัน (FA) โดยเฉพาะกรดปาลมิติก (C₁₆) และกรดสเตียริก (C₁₈). ดังนั้นเทคนิคการวิเคราะห์ทางเคมีนี้จึงช่วยในการระบุกรดไขมันในตัวอย่าง แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับที่มาของกรดไขมัน จำเป็นต้องตรวจสอบเพิ่มเติมว่ากรดไขมันจำเพาะที่ระบุในภาชนะปรุงอาหารแบบโบราณมีต้นกำเนิดจากนมหรือเนื้อสัตว์หรือพืชหรือไม่ กรดไขมันตกค้างในเครื่องปั้นดินเผาขึ้นอยู่กับสิ่งที่ปรุงในภาชนะในสมัยโบราณ 

พืช C3 และ C4 มีอัตราส่วนของไอโซโทปที่เสถียรของคาร์บอนที่แตกต่างกันเนื่องจากการดูดซึมไอโซโทป C12 ที่เบากว่าระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ในทำนองเดียวกัน สัตว์ที่เลี้ยงด้วยพืช C3 และ C4 มีอัตราส่วนที่แตกต่างกัน เช่น โคเลี้ยง (สัตว์เคี้ยวเอื้อง เช่น วัวและควาย) ที่เลี้ยงด้วยอาหาร C4 (เช่น ข้าวฟ่าง) จะมีอัตราส่วนไอโซโทปที่แตกต่างจากสัตว์เลี้ยงขนาดเล็ก เช่น แพะ แกะ และหมูที่มักกินหญ้าและเจริญเติบโตในพืช C3 นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์จากนมและเนื้อสัตว์ที่ได้จากโคสัตว์เคี้ยวเอื้องยังมีอัตราส่วนไอโซโทปที่แตกต่างกันเนื่องจากความแตกต่างในการสังเคราะห์ไขมันในต่อมน้ำนมและเนื้อเยื่อไขมัน การหาที่มาของกรดไขมันจำเพาะที่ระบุก่อนหน้านี้ทำได้โดยการวิเคราะห์อัตราส่วนของไอโซโทปที่เสถียรของคาร์บอน เทคนิค Gas chromatography-combustion-isotopic ratio mass spectrometry (GC-C-IRMS) ใช้ในการวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปของกรดไขมันที่ระบุ   

ความสำคัญของการวิเคราะห์อัตราส่วนของไอโซโทปคาร์บอนที่เสถียรในไขมันตกค้างในการศึกษาทางโบราณคดีของแหล่งยุคก่อนประวัติศาสตร์ได้แสดงให้เห็นในปี 1999 เมื่อการศึกษาแหล่งโบราณคดีในเวลส์ชายแดน สหราชอาณาจักร สามารถสร้างความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างไขมันจากสัตว์เคี้ยวเอื้อง (เช่น สุกร) และ สัตว์เคี้ยวเอื้อง (เช่น วัวหรือวัว) ต้นกำเนิด¹. วิธีการนี้สามารถให้ข้อพิสูจน์ที่แน่ชัดของการรีดนมครั้งแรกในทะเลทรายซาฮาราแอฟริกาสีเขียวในช่วงสหัสวรรษที่ 13 ก่อนคริสต์ศักราช แอฟริกาเหนือมีพืชพันธุ์เขียวขจีและชาวแอฟริกันซาฮาราก่อนประวัติศาสตร์ได้นำวิธีการรีดนมมาใช้ สรุปได้จากค่า δ13C และ ΔXNUMXC ของกรดอัลคาโนอิกที่สำคัญของไขมันนมที่ระบุในเครื่องปั้นดินเผา². การวิเคราะห์ที่คล้ายคลึงกันนี้ให้การพิสูจน์โดยตรงที่เก่าแก่ที่สุดของการแปรรูปและการบริโภคผลิตภัณฑ์จากนมโดยสังคมยุคหินใหม่ในแอฟริกาตะวันออก³ และในยุคเหล็กตอนต้นของจีนตอนเหนือ⁴. 

ในเอเชียใต้ หลักฐานของการทำให้เชื่องมีมาตั้งแต่ยุค 7^th สหัสวรรษก่อนคริสต์ศักราช โดย 4^th สหัสวรรษก่อนคริสต์ศักราช สัตว์ในบ้าน เช่น วัว ควาย แพะ แกะ ฯลฯ มีอยู่ตามสถานที่ต่างๆ ในหุบเขาสินธุ มีข้อเสนอแนะให้ใช้สัตว์เหล่านี้เป็นอาหารสำหรับผลิตภัณฑ์นมและเนื้อสัตว์ แต่ไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่แน่ชัดที่จะสนับสนุนมุมมองนี้ การวิเคราะห์ไอโซโทปที่เสถียรของไขมันตกค้างที่สกัดจากเศษเซรามิกที่รวบรวมมา หุบเขาสินธุ การตั้งถิ่นฐานถือเป็นหลักฐานโดยตรงที่เก่าแก่ที่สุดของการแปรรูปผลิตภัณฑ์นมในเอเชียใต้⁵. ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ซับซ้อนมากขึ้นเกี่ยวกับไขมันตกค้างจากเศษหม้อที่รวบรวมจากแหล่งหุบเขาสินธุหลายแห่ง นักวิจัยพยายามกำหนดประเภทของอาหารที่ใช้ในภาชนะ การวิเคราะห์ไอโซโทปยืนยันการใช้ไขมันสัตว์ในเส้นเลือด การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญคือการครอบงำของไขมันที่ไม่ใช่สัตว์เคี้ยวเอื้องในภาชนะปรุงอาหาร⁶ หมายถึงสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เคี้ยวเอื้อง (เช่น ม้า สุกร สัตว์ปีก ไก่ กระต่าย ฯลฯ) ถูกปรุงในภาชนะเป็นเวลานานและบริโภคเป็นอาหาร สิ่งนี้ขัดแย้งกับทัศนะที่มีมาช้านาน (ตามหลักฐานของสัตว์) ว่าสัตว์เคี้ยวเอื้อง (เช่น วัวควาย ควาย กวาง แพะ ฯลฯ) ถูกบริโภคเป็นอาหารของชาวลุ่มแม่น้ำสินธุ  

การศึกษานี้ไม่มีไขมันอ้างอิงสมัยใหม่ในท้องถิ่นและความเป็นไปได้ของการผสมพืชและผลิตภัณฑ์จากสัตว์ เพื่อเอาชนะผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการผสมผลิตภัณฑ์จากพืชและสัตว์ และสำหรับมุมมองแบบองค์รวม การวิเคราะห์เมล็ดแป้งจึงถูกรวมไว้ในการวิเคราะห์กากไขมัน สิ่งนี้สนับสนุนการปรุงอาหารของพืช ธัญพืช ถั่ว ฯลฯ ในภาชนะ สิ่งนี้ช่วยเอาชนะข้อ จำกัด บางอย่าง⁷. 

*** 

อ้างอิง:  

1. ดัดด์ SN อัล et พ.ศ. 1999 หลักฐานการใช้รูปแบบต่างๆ ของการใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์จากสัตว์ในประเพณีเครื่องปั้นดินเผายุคก่อนประวัติศาสตร์ที่แตกต่างกันโดยอิงจากไขมันที่เก็บรักษาไว้บนพื้นผิวและสารตกค้างที่ดูดซับ วารสารวิทยาศาสตร์โบราณคดี. เล่มที่ 26 ฉบับที่ 12 ธันวาคม 1999 หน้า 1473-1482 ดอย: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J. , Evershed, R. , Salque, M. et al. การรีดนมครั้งแรกในทะเลทรายซาฮาราสีเขียวใน 486 สหัสวรรษก่อนคริสต์ศักราช ธรรมชาติ 390, 394–2012 (XNUMX). ดอย: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM และ al 2020. หลักฐานระดับโมเลกุลและไอโซโทปของนม เนื้อสัตว์ และพืชในระบบอาหารสัตว์เลี้ยงสัตว์แอฟริกาตะวันออกยุคก่อนประวัติศาสตร์ พนัส. 117 (18) 9793-9799. เผยแพร่ 13 เมษายน 2020 ดอย: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. ฮัน บี., อัล et พ.ศ. 2021 การวิเคราะห์คราบไขมันของภาชนะเซรามิกจากแหล่ง Liujiawa ของ RuiState (ยุคเหล็กตอนต้น ทางเหนือของจีน) วารสารวิทยาศาสตร์ควอเทอร์นารี (2022)37(1) 114–122. ดอย: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 

5. Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. และคณะ การวิเคราะห์ไอโซโทปจำเพาะแบบผสมของไขมันตกค้างให้หลักฐานโดยตรงที่เก่าแก่ที่สุดของการแปรรูปผลิตภัณฑ์นมในเอเชียใต้ ตัวแทนวิทย์ 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. สุริยันนารยาน ก., อัล et พ.ศ. 2021 ไขมันตกค้างในเครื่องปั้นดินเผาจากอารยธรรมสินธุทางตะวันตกเฉียงเหนือของอินเดีย วารสารวิทยาศาสตร์โบราณคดี. เล่ม 125, 2021,105291. ดอย:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. การ์เซีย-กราเนโร ฆวน โฮเซ่, อัล et 2022 การผสมผสานการวิเคราะห์ไขมันและแป้งจากภาชนะดินเผาเพื่อสำรวจเส้นทางอาหารยุคก่อนประวัติศาสตร์ในรัฐคุชราตตอนเหนือ ประเทศอินเดีย พรมแดนในนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการ 16 มีนาคม 2022 ก.ล.ต. บรรพชีวินวิทยา. ดอย: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

บรรณานุกรม  

1. อีร์โต้ เอ., อัล et 2022 ไขมันในเครื่องปั้นดินเผาทางโบราณคดี: การทบทวนเทคนิคการเก็บตัวอย่างและการสกัด โมเลกุล 2022, 27(11), 3451; ดอย: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. มีอะไรทำอาหารในอารยธรรมสินธุ? สำรวจอาหารสินธุผ่านการวิเคราะห์กากไขมันเซรามิก (วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก) มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ดอย: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. การบรรยาย – ไขมันตกค้างในเครื่องปั้นดินเผาจากอารยธรรมสินธุ. สามารถดูได้ที่ https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***