Cómo los análisis de lípidos desentrañan antiguos hábitos alimentarios y prácticas culinarias

La cromatografía y el análisis de isótopos específicos de compuestos de los restos de lípidos en la cerámica antigua dicen mucho sobre los hábitos alimentarios y las prácticas culinarias de la antigüedad. En las últimas dos décadas, esta técnica se ha empleado con éxito para desentrañar las antiguas prácticas alimentarias de varios sitios arqueológicos del mundo. Los investigadores han aplicado esta técnica recientemente a las cerámicas recolectadas de múltiples sitios arqueológicos de la Civilización del Valle del Indo. El hallazgo científico clave fue el predominio de grasas no rumiantes en los recipientes de cocción, lo que implica que los animales no rumiantes (como caballos, cerdos, aves, conejos, etc.) se cocinaron en los recipientes durante un período prolongado. Esto contradice la opinión sostenida durante mucho tiempo (basada en evidencia de fauna) de que los animales rumiantes (como ganado, búfalos, ciervos, etc.) fueron consumidos como alimento por la gente del valle del Indo.  

Las excavaciones arqueológicas de sitios importantes del siglo pasado proporcionaron mucha información sobre la cultura y las prácticas de los pueblos antiguos. Sin embargo, comprender la dieta y las prácticas de subsistencia que prevalecían en las antiguas sociedades prehistóricas sin registros escritos solía ser una tarea ardua porque no quedaba mucho de lo que constituía "alimento" debido a la degradación natural casi completa de Comida y biomoléculas. En las últimas dos décadas, las técnicas químicas estándar de cromatografía y análisis de compuestos específicos de la proporción de isótopos estables de carbono han logrado avances en los estudios arqueológicos que permiten a los investigadores identificar fuentes de lípidos. Como resultado, ha sido posible investigar las prácticas dietéticas y de subsistencia utilizando análisis moleculares e isotópicos de residuos de alimentos absorbidos basados ​​en los valores de δ13C y Δ13C.  

Las plantas son las principales productoras de alimentos. La mayoría de las plantas utilizan la fotosíntesis C3 para fijar carbono, por lo que se denominan plantas C3. El trigo, la cebada, el arroz, la avena, el centeno, el caupí, la mandioca, la soja, etc. son las principales plantas C3. Forman la grapa Comida de la humanidad. Por otro lado, las plantas C4 (como el maíz, la caña de azúcar, el mijo y el sorgo) utilizan la fotosíntesis C4 para la fijación de carbono.  

El carbono tiene dos isótopos estables, C-12 y C-13 (el tercer isótopo C-14, es inestable, por lo tanto, radiactivo y se usa para fechar hallazgos arqueológicos orgánicos). De los dos isótopos estables, el C-12 más ligero se absorbe preferentemente en la fotosíntesis. La fotosíntesis no es universal; favorece la fijación de C-12. Además, las plantas C3 absorben el isótopo C-12 más ligero que las plantas C4. Tanto las plantas C3 como las C4 discriminan el isótopo C-13 más pesado, pero las plantas C4 no discriminan tanto como las plantas C3. Dicho a la inversa, en la fotosíntesis, tanto las plantas C3 como las C4 favorecen el isótopo C-12 sobre el C-13, pero las plantas C3 favorecen más el C-12 que las plantas C4. Esto da como resultado diferencias en la proporción de isótopos estables de carbono en plantas C3 y C4 y en animales que se alimentan de plantas C3 y C4. Un animal alimentado con plantas C3 tendrá más isótopos más ligeros que un animal alimentado con plantas C4, lo que significa que es más probable que una molécula lipídica con una proporción de isótopos más ligera se haya originado a partir de un animal alimentado con plantas C3. Esta es la base conceptual del análisis de isótopos específicos de compuestos de lípidos (o cualquier otra biomolécula para el caso) que ayuda a identificar fuentes de residuos de lípidos en la cerámica. En pocas palabras, las plantas C3 y C4 tienen diferentes proporciones isotópicas de carbono. El valor de δ13C para plantas C3 es más claro entre −30 y −23‰ mientras que para plantas C4 este valor está entre −14 y −12‰. 

Tras la extracción de los residuos lipídicos de las muestras de cerámica, el primer paso clave es separar los diferentes constituyentes lipídicos mediante la técnica de cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS). Esto da un cromatograma de lípidos de la muestra. Los lípidos se degradan con el tiempo por lo que lo que solemos encontrar en muestras antiguas son ácidos grasos (FA), especialmente ácido palmítico (C₁₆) y ácido esteárico (C₁₈). Por lo tanto, esta técnica de análisis químico ayuda en la identificación de ácidos grasos en la muestra pero no brinda información sobre el origen de los ácidos grasos. Es necesario determinar aún más si un ácido graso específico identificado en el recipiente de cocción antiguo se originó a partir de productos lácteos o carne animal o vegetal. Los residuos de ácidos grasos en las alfarerías dependen de lo que se cocinaba en la vasija en la antigüedad. 

Las plantas C3 y C4 tienen diferentes proporciones de isótopos estables de carbono debido a la absorción preferencial del isótopo C12 más ligero durante la fotosíntesis. De manera similar, los animales alimentados con plantas C3 y C4 tienen diferentes proporciones, por ejemplo, el ganado domesticado (animales rumiantes como vacas y búfalos) alimentados con alimentos C4 (como el mijo) tendrán diferentes proporciones de isótopos que los animales domésticos más pequeños como cabras, ovejas. y cerdo que normalmente pastan y prosperan en plantas C3. Además, los productos lácteos y la carne derivados del ganado rumiante tienen diferentes proporciones de isótopos debido a las diferencias en la síntesis de grasas en su glándula mamaria y tejido adiposo. La determinación del origen de un ácido graso específico identificado anteriormente se realiza mediante el análisis de proporciones de isótopos estables de carbono. La técnica de cromatografía de gases-combustión-espectrometría de masas de relación isotópica (GC-C-IRMS) se utiliza para analizar las relaciones isotópicas de los ácidos grasos identificados.   

La importancia del análisis de la proporción de isótopos de carbono estables en los residuos de lípidos en los estudios arqueológicos de sitios prehistóricos se demostró en 1999 cuando el estudio del sitio arqueológico en Welsh Borderlands, Reino Unido, pudo hacer una distinción clara entre grasas de no rumiantes (por ejemplo, porcino) y origen rumiante (p. ej., ovino o bovino)¹. Este enfoque podría proporcionar una prueba concluyente de la primera producción lechera en el África verde del Sahara en el quinto milenio antes de Cristo. El norte de África estaba verde con vegetación en ese entonces y los pueblos prehistóricos del África sahariana habían adoptado prácticas lecheras. Esto se concluyó sobre la base de los valores de δ13C y Δ13C de los principales ácidos alcanoicos de la grasa de la leche identificados en las alfarerías.². Análisis similares proporcionaron las primeras pruebas directas del procesamiento y consumo de productos lácteos por parte de las sociedades pastoriles neolíticas en África oriental.³ y a principios de la Edad del Hierro, el norte de China⁴. 

En el sur de Asia, la evidencia de domesticación se remonta al 7^th milenio antes de Cristo. por 4^th milenio antes de Cristo, animales domesticados como ganado vacuno, búfalos, cabras, ovejas, etc., estaban presentes en varios sitios del valle del Indo. Hubo sugerencias sobre la utilización de estos animales en alimentos para lácteos y carne, pero no hubo evidencia científica concluyente que respalde esta opinión. Análisis de isótopos estables de residuos lipídicos extraídos de fragmentos de cerámica recolectados de Valle del Indo Los asentamientos proporcionan la evidencia directa más temprana del procesamiento de lácteos en el sur de Asia.⁵. En otro estudio sistemático reciente, más elaborado, de residuos de lípidos de fragmentos de vasijas recolectados en múltiples sitios del Valle del Indo, los investigadores intentaron establecer el tipo de alimentos utilizados en las vasijas. El análisis de isótopos confirmó el uso de grasas animales en los buques. El hallazgo científico clave fue el predominio de grasas no rumiantes en los recipientes de cocción⁶ lo que implica que los animales no rumiantes (como caballos, cerdos, aves de corral, conejos, etc.) se cocinaron en los recipientes durante un período prolongado y se consumieron como alimento. Esto contradice una opinión sostenida durante mucho tiempo (basada en evidencia de fauna) de que los animales rumiantes (como ganado bovino, búfalos, ciervos, cabras, etc.) fueron consumidos como alimento por la gente del valle del Indo.  

La falta de disponibilidad de grasas locales modernas de referencia y la posibilidad de mezclar productos vegetales y animales son limitaciones de este estudio. Para superar los posibles efectos resultantes de la mezcla de productos vegetales y animales, y para una visión holística, se incorporó el análisis de granos de almidón en los análisis de residuos de lípidos. Esto apoyó la cocción de plantas, cereales, legumbres, etc. en el recipiente. Esto ayuda a superar algunas de las limitaciones.⁷. 

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Referencias:  

1. SN Dudd et al 1999. Evidencia de patrones variables de explotación de productos animales en diferentes tradiciones alfareras prehistóricas basadas en lípidos conservados en la superficie y residuos absorbidos. Revista de Ciencias Arqueológicas. Volumen 26, número 12, diciembre de 1999, páginas 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. Primera lechería en el África verde del Sahara en el quinto milenio antes de Cristo. Naturaleza 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM y al 2020. Evidencia molecular e isotópica de leche, carne y plantas en los sistemas alimentarios prehistóricos de pastores de África oriental. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Publicado el 13 de abril de 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. Han B, et al 2021. Análisis de residuos de lípidos de vasijas de cerámica del sitio de Liujiawa del RuiState (Edad del Hierro temprana, norte de China). Revista de ciencia cuaternaria (2022) 37 (1) 114–122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 

5. Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. et al. El análisis de isótopos específicos de compuestos de residuos de lípidos proporciona la evidencia directa más temprana del procesamiento de productos lácteos en el sur de Asia. Informe científico 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A., et al 2021. Residuos de lípidos en la cerámica de la civilización del Indo en el noroeste de la India. Revista de Ciencias Arqueológicas. Volumen 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. García-Granero Juan José, et al 2022. Integración de análisis de granos de almidón y lípidos de vasijas de cerámica para explorar formas de alimentación prehistóricas en el norte de Gujarat, India. Frontiers in Ecology and Evolution, 16 de marzo de 2022. Sec. Paleontología. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliografía  

1. Irto A, et al 2022. Lípidos en cerámica arqueológica: una revisión de sus técnicas de muestreo y extracción. Moléculas 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. ¿Qué se cuece en la civilización del Indo? Investigación de alimentos del Indo a través del análisis de residuos de lípidos cerámicos (Tesis de doctorado). Universidad de Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Conferencia: Residuos de lípidos en la cerámica de la civilización del Indo. Disponible en https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

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