Bagaimana Analisis Lipid Mengungkap Kebiasaan Makanan Kuno dan Praktik Kuliner

Kromatografi dan analisis isotop spesifik senyawa dari sisa-sisa lipid dalam tembikar kuno menceritakan banyak hal tentang zaman kuno makanan kebiasaan dan praktik kuliner. Dalam dua dekade terakhir, teknik ini telah berhasil digunakan untuk mengungkap misteri kuno makanan praktik beberapa situs arkeologi di dunia. Para peneliti baru-baru ini menerapkan teknik ini pada tembikar yang dikumpulkan dari berbagai situs arkeologi Peradaban Lembah Indus. Temuan ilmiah utama adalah dominasi lemak non-ruminansia dalam wadah memasak yang menyiratkan bahwa hewan non-ruminansia (seperti kuda, babi, unggas, unggas, kelinci, dll) dimasak dalam wadah dalam jangka waktu yang lama. Hal ini bertentangan dengan pandangan lama (berdasarkan bukti fauna) bahwa hewan ruminansia (seperti sapi, kerbau, rusa, dll) dikonsumsi sebagai makanan. makanan oleh masyarakat Lembah Indus.  

Penggalian arkeologi terhadap situs-situs penting pada abad yang lalu memberikan banyak informasi tentang budaya dan praktik masyarakat kuno. Namun, memahami pola makan dan praktik subsisten yang lazim di masyarakat prasejarah kuno yang tidak memiliki catatan tertulis dulunya merupakan tugas yang berat karena tidak banyak dari apa yang disebut 'makanan' yang tersisa akibat degradasi alami yang hampir menyeluruh dari makanan. makanan dan biomolekul. Dalam dua dekade terakhir, teknik kimia standar kromatografi dan analisis spesifik senyawa dari rasio isotop karbon stabil telah membuat terobosan dalam studi arkeologi yang memungkinkan para peneliti menentukan sumber lipid. Hasilnya, penyelidikan pola makan dan praktik subsisten dapat dilakukan dengan menggunakan analisis molekuler dan isotop sisa makanan yang diserap berdasarkan nilai δ13C dan Δ13C.  

Tumbuhan adalah produsen makanan utama. Kebanyakan tumbuhan menggunakan fotosintesis C3 untuk mengikat karbon, oleh karena itu disebut tumbuhan C3. Gandum, barley, beras, oat, rye, kacang tunggak, singkong, kedelai dll merupakan tanaman C3 utama. Mereka membentuk bahan pokok makanan umat manusia. Tanaman C4 (seperti jagung, tebu, millet, dan sorgum) sebaliknya menggunakan fotosintesis C4 untuk fiksasi karbon.  

Karbon memiliki dua isotop stabil, C-12 dan C-13 (isotop ketiga C-14, tidak stabil sehingga bersifat radioaktif dan digunakan untuk penanggalan organik temuan arkeologis). Dari dua isotop stabil, C-12 yang lebih ringan lebih banyak digunakan dalam fotosintesis. Fotosintesis tidak bersifat universal; itu mendukung fiksasi C-12. Selain itu, tanaman C3 lebih banyak menyerap isotop C-12 yang lebih ringan dibandingkan tanaman C4. Baik tumbuhan C3 maupun C4 melakukan diskriminasi terhadap isotop C-13 yang lebih berat, namun tumbuhan C4 tidak melakukan diskriminasi sebesar tumbuhan C3. Sebaliknya, dalam fotosintesis, tanaman C3 dan C4 lebih menyukai isotop C-12 dibandingkan C-13, namun tanaman C3 lebih menyukai C-12 dibandingkan tanaman C4. Hal ini mengakibatkan perbedaan rasio isotop karbon stabil pada tumbuhan C3 dan C4 serta pada hewan pemakan tumbuhan C3 dan C4. Hewan yang diberi makan tanaman C3 akan memiliki lebih banyak isotop ringan dibandingkan hewan yang diberi makan tanaman C4, artinya molekul lipid dengan rasio isotop lebih ringan kemungkinan besar berasal dari hewan yang diberi makan tanaman C3. Ini adalah dasar konseptual analisis isotop lipid spesifik senyawa (atau biomolekul lainnya) yang membantu mengidentifikasi sumber residu lipid dalam tembikar. Singkatnya, tanaman C3 dan C4 memiliki rasio isotop karbon yang berbeda. Nilai δ13C untuk tanaman C3 lebih ringan antara −30 dan −23‰ sedangkan untuk tanaman C4 nilainya antara −14 dan −12‰. 

Setelah ekstraksi residu lipid dari sampel tembikar, langkah kunci pertama adalah memisahkan konstituen lipid yang berbeda menggunakan teknik Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Ini memberikan kromatogram lipid sampel. Lipid terdegradasi dari waktu ke waktu sehingga yang biasanya kita temukan dalam sampel purba adalah asam lemak (FA), terutama asam palmitat (C .).₁₆) dan asam stearat (C₁₈). Dengan demikian, teknik analisis kimia ini membantu dalam mengidentifikasi asam lemak dalam sampel tetapi tidak memberikan informasi tentang asal asam lemak. Perlu dipastikan lebih lanjut apakah asam lemak spesifik yang diidentifikasi dalam wadah masak kuno itu berasal dari susu atau daging hewan atau tumbuhan. Residu asam lemak dalam tembikar tergantung pada apa yang dimasak di kapal pada zaman kuno. 

Tanaman C3 dan C4 memiliki rasio isotop stabil karbon yang berbeda karena pengambilan preferensi isotop C12 yang lebih ringan selama fotosintesis. Demikian pula, hewan yang diberi makan tanaman C3 dan C4 memiliki rasio yang berbeda, misalnya, sapi peliharaan (hewan ruminansia seperti sapi dan kerbau) yang diberi makanan C4 (seperti millet) akan memiliki rasio isotop yang berbeda dari hewan peliharaan yang lebih kecil seperti kambing, domba. dan babi yang biasanya merumput dan tumbuh subur di tanaman C3. Selanjutnya, produk susu dan daging yang berasal dari ternak ruminansia memiliki rasio isotop yang berbeda karena perbedaan sintesis lemak di kelenjar susu dan jaringan adiposa. Memastikan asal asam lemak tertentu yang diidentifikasi sebelumnya dilakukan dengan cara analisis rasio isotop stabil karbon. Teknik Gas chromatography-combustion-isotopic ratio mass spectrometry (GC-C-IRMS) digunakan untuk menganalisis rasio isotop dari asam lemak yang teridentifikasi.   

Pentingnya analisis rasio isotop karbon stabil dalam residu lipid dalam studi arkeologi situs prasejarah ditunjukkan pada tahun 1999 ketika studi situs arkeologi di Perbatasan Welsh, Inggris, dapat membuat perbedaan yang jelas antara lemak dari non-ruminansia (misalnya, babi) dan asal ruminansia (misalnya, ovine atau bovine)¹. Pendekatan ini dapat memberikan bukti konklusif dari peternakan sapi perah pertama di Sahara Afrika yang hijau pada milenium kelima SM. Afrika Utara saat itu hijau dengan vegetasi dan orang-orang Afrika Sahara prasejarah telah mengadopsi praktik-praktik memerah susu. Ini disimpulkan berdasarkan nilai 13C dan 13C dari asam alkanoat utama dari lemak susu yang diidentifikasi dalam tembikar². Analisis serupa memberikan bukti langsung paling awal tentang pengolahan dan konsumsi susu oleh masyarakat neolitik pastoral di Afrika timur³ dan di awal Zaman Besi, Cina utara⁴. 

Di Asia Selatan, bukti domestikasi berasal dari tahun 7^th milenium SM. Oleh 4^th milenium SM, hewan peliharaan seperti sapi, kerbau, kambing, domba dll hadir di berbagai situs Lembah Indus. Ada saran untuk memanfaatkan hewan-hewan ini sebagai makanan untuk produk susu dan daging, tetapi tidak ada bukti ilmiah konklusif yang mendukung pandangan tersebut. Analisis isotop stabil dari residu lipid yang diekstraksi dari serpihan keramik yang dikumpulkan Lembah Indus pemukiman memberikan bukti langsung paling awal mengenai pengolahan susu di Asia Selatan⁵. Dalam studi lain baru-baru ini yang lebih rumit dan sistematis tentang residu lipid dari fragmen pot yang dikumpulkan dari beberapa situs Lembah Indus, para peneliti mencoba menetapkan jenis bahan makanan yang digunakan dalam wadah. Analisis isotop mengkonfirmasi penggunaan lemak hewani dalam wadah. Temuan ilmiah utama adalah dominasi lemak non-ruminansia dalam wadah memasak⁶ menyiratkan hewan non-ruminansia (seperti kuda, babi, unggas, unggas, kelinci, dll) dimasak di kapal dalam waktu lama dan dikonsumsi sebagai makanan. Hal ini bertentangan dengan pandangan lama (berdasarkan bukti fauna) bahwa hewan ruminansia (seperti sapi, kerbau, rusa, kambing, dll) dikonsumsi sebagai makanan oleh masyarakat Lembah Indus.  

Tidak tersedianya lemak referensi lokal modern dan kemungkinan pencampuran tumbuhan dan produk hewani merupakan keterbatasan penelitian ini. Untuk mengatasi kemungkinan efek yang dihasilkan dari pencampuran produk tumbuhan dan hewan, dan untuk pandangan holistik, analisis butir pati dimasukkan ke dalam analisis residu lipid. Ini mendukung memasak tanaman, sereal, kacang-kacangan dll di kapal. Ini membantu mengatasi beberapa keterbatasan⁷. 

*** 

Referensi:  

1. Dudd SN et al 1999. Bukti Variasi Pola Eksploitasi Produk Hewan di Berbagai Tradisi Tembikar Prasejarah Berdasarkan Lipid yang Diawetkan di Permukaan dan Residu yang Diserap. Jurnal Ilmu Arkeologi. Volume 26, Edisi 12, Desember 1999, Halaman 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 

2. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. Perah pertama di Sahara Afrika hijau pada milenium kelima SM. Alam 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186 

3. Grillo KM et al 2020. Bukti molekuler dan isotop untuk susu, daging, dan tanaman dalam sistem makanan penggembala Afrika timur prasejarah. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Dipublikasikan 13 April 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 

4. Han B., et al 2021. Analisis residu lipid bejana keramik dari situs Liujiawa di RuiState (Awal Zaman Besi, Cina utara). Jurnal Ilmu Kuarter (2022)37(1) 114-122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 

5. Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. dkk. Analisis isotop spesifik senyawa residu lipid memberikan bukti langsung paling awal dari pemrosesan produk susu di Asia Selatan. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 

6. Suryanarayan A., et al 2021. Residu lipid dalam tembikar dari Peradaban Indus di barat laut India. Jurnal Ilmu Arkeologi. Jilid 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 

7. Garcia-Granero Juan José, et al 2022. Mengintegrasikan Analisis Lipid dan Butir Pati dari Bejana Tembikar untuk Menjelajahi Jalur Makanan Prasejarah di Gujarat Utara, India. Perbatasan dalam Ekologi dan Evolusi, 16 Maret 2022. Sec. Paleontologi. DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliografi  

1. Irto A., et al 2022. Lipid dalam Tembikar Arkeologi: Tinjauan tentang Teknik Pengambilan Sampel dan Ekstraksinya. Molekul 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 

2. Suryanarayan, A. 2020. Apa yang dimasak di Peradaban Indus? Menyelidiki makanan Indus melalui analisis residu lipid keramik (tesis Doktor). Universitas Cambridge. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 

3. Suryanarayan, A. 2021. Kuliah – Residu Lipid pada Tembikar dari Peradaban Indus. Tersedia di https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

***