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Comment les analyses de lipides dévoilent les anciennes habitudes alimentaires et les pratiques culinaires

Analyse De DéfaillanceComment les analyses de lipides dévoilent les anciennes habitudes alimentaires et les pratiques culinaires

La chromatographie et l'analyse des isotopes spécifiques des composés des restes lipidiques dans la poterie ancienne en disent long sur les habitudes alimentaires et les pratiques culinaires anciennes. Au cours des deux dernières décennies, cette technique a été utilisée avec succès pour démêler les anciennes pratiques alimentaires de plusieurs sites archéologiques dans le monde. Les chercheurs ont récemment appliqué cette technique aux poteries collectées sur plusieurs sites archéologiques de la civilisation de la vallée de l'Indus. La principale découverte scientifique était la dominance des graisses non ruminantes dans les récipients de cuisson, ce qui implique que des animaux non ruminants (tels que chevaux, porcs, volailles, volailles, lapins, etc.) ont été cuits dans les récipients pendant une longue période. Cela contredit l'opinion de longue date (basée sur des preuves fauniques) selon laquelle les ruminants (tels que les bovins, les buffles, les cerfs, etc.) étaient consommés comme nourriture par les habitants de la vallée de l'Indus.  

Les fouilles archéologiques de sites importants au cours du siècle dernier ont fourni de nombreuses informations sur la culture et les pratiques des peuples anciens. Cependant, comprendre les pratiques alimentaires et de subsistance répandues dans les anciennes sociétés préhistoriques sans documents écrits était une tâche ardue car il ne restait pas grand-chose de ce qui constituait la «nourriture» en raison de la dégradation naturelle presque complète des aliments et des biomolécules. Au cours des deux dernières décennies, les techniques chimiques standard de chromatographie et d'analyse spécifique des composés du rapport des isotopes stables du carbone ont fait des percées dans les études archéologiques permettant aux chercheurs d'identifier les sources de lipides. En conséquence, il est devenu possible d'étudier les pratiques alimentaires et de subsistance à l'aide d'analyses moléculaires et isotopiques des résidus alimentaires absorbés sur la base des valeurs de δ13C et Δ13C.  

Les plantes sont les principaux producteurs de nourriture. La plupart des plantes utilisent la photosynthèse C3 pour fixer le carbone, elles sont donc appelées plantes C3. Le blé, l'orge, le riz, l'avoine, le seigle, le niébé, le manioc, le soja, etc. sont les principales plantes C3. Ils constituent l'aliment de base de l'humanité. Les plantes C4 (telles que le maïs, la canne à sucre, le millet et le sorgho) utilisent quant à elles la photosynthèse C4 pour la fixation du carbone.  

Le carbone a deux isotopes stables, C-12 et C-13 (le troisième isotope C-14, est instable donc radioactif et est utilisé pour dater les découvertes archéologiques organiques). Parmi les deux isotopes stables, le plus léger C-12 est préférentiellement absorbé par la photosynthèse. La photosynthèse n'est pas universelle; il favorise la fixation de C-12. De plus, les plantes C3 absorbent plus l'isotope C-12 plus léger que les plantes C4. Les plantes C3 et C4 discriminent l'isotope C-13 plus lourd, mais les plantes C4 ne discriminent pas aussi fortement que les plantes C3. Inversement, dans la photosynthèse, les plantes C3 et C4 favorisent l'isotope C-12 par rapport au C-13, mais les plantes C3 favorisent le C-12 plus que les plantes C4. Cela se traduit par des différences dans le rapport des isotopes stables du carbone dans les plantes C3 et C4 et chez les animaux qui se nourrissent de plantes C3 et C4. Un animal nourri avec des plantes C3 aura plus d'isotopes plus légers qu'un animal nourri avec des plantes C4, ce qui signifie qu'une molécule lipidique avec un rapport isotopique plus léger est plus susceptible de provenir d'un animal nourri avec des plantes C3. Il s'agit de la base conceptuelle de l'analyse isotopique spécifique d'un composé de lipides (ou de toute autre biomolécule d'ailleurs) qui aide à identifier les sources de résidus lipidiques dans la poterie. En un mot, les plantes C3 et C4 ont des rapports isotopiques de carbone différents. La valeur de δ13C pour les plantes C3 est plus faible entre −30 et −23‰ alors que pour les plantes C4 cette valeur est comprise entre −14 et −12‰. 

Après extraction des résidus lipidiques des échantillons de poteries, la première étape clé consiste à séparer les différents constituants lipidiques à l'aide de la technique de chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS). Cela donne un chromatogramme lipidique de l'échantillon. Les lipides se dégradent avec le temps, ce que nous trouvons généralement dans les échantillons anciens sont des acides gras (AG), en particulier l'acide palmitique (C16) et l'acide stéarique (C18). Ainsi, cette technique d'analyse chimique aide à l'identification des acides gras dans l'échantillon mais elle ne donne pas d'informations sur l'origine des acides gras. Il faut en outre déterminer si un acide gras spécifique identifié dans l'ancien récipient de cuisson provenait de produits laitiers ou de viande animale ou végétale. Les résidus d'acides gras dans les poteries dépendent de ce qui était cuit dans le récipient dans les temps anciens. 

Les plantes C3 et C4 ont des ratios différents d'isotopes stables du carbone en raison de l'absorption préférentielle de l'isotope C12 plus léger pendant la photosynthèse. De même, les animaux nourris avec des plantes C3 et C4 ont des ratios différents, par exemple, les bovins domestiques (ruminants tels que la vache et le buffle) nourris avec des aliments C4 (tels que le millet) auront un rapport isotopique différent de celui des animaux domestiques plus petits comme la chèvre, le mouton. et porc qui broutent et prospèrent généralement sur les plantes C3. De plus, les produits laitiers et la viande provenant de bovins ruminants ont des rapports isotopiques différents en raison des différences de synthèse des graisses dans leur glande mammaire et leur tissu adipeux. La détermination de l'origine d'un acide gras spécifique identifié plus tôt se fait au moyen d'une analyse des rapports d'isotopes stables du carbone. La technique de chromatographie en phase gazeuse-combustion-spectrométrie de masse à rapport isotopique (GC-C-IRMS) est utilisée pour analyser les rapports isotopiques des acides gras identifiés.   

L'importance de l'analyse du rapport des isotopes stables du carbone dans les résidus lipidiques dans les études archéologiques des sites préhistoriques a été démontrée en 1999 lorsque l'étude du site archéologique de Welsh Borderlands, au Royaume-Uni, a pu faire une distinction claire entre les graisses provenant de non-ruminants (par exemple, porcin) et origines de ruminants (par exemple, ovins ou bovins)1. Cette approche pourrait fournir la preuve concluante de la première laiterie en Afrique saharienne verte au cinquième millénaire avant notre ère. L'Afrique du Nord était verte avec de la végétation à l'époque et les Africains sahariens préhistoriques avaient adopté des pratiques laitières. Ceci a été conclu sur la base des valeurs δ13C et Δ13C des principaux acides alcanoïques de la matière grasse du lait identifiés dans les poteries2. Des analyses similaires ont fourni les premières preuves directes de la transformation et de la consommation de produits laitiers par les sociétés néolithiques pastorales d'Afrique de l'Est3 et au début de l'âge du fer, nord de la Chine4

En Asie du Sud, les preuves de domestication remontent au 7th millénaire av. Par 4th millénaire avant notre ère, des animaux domestiques comme les bovins, les buffles, les chèvres, les moutons, etc. étaient présents dans divers sites de la vallée de l'Indus. Il y avait des suggestions d'utilisation de ces animaux dans les aliments pour les produits laitiers et la viande, mais aucune preuve scientifique concluante pour étayer ce point de vue. L'analyse des isotopes stables des résidus lipidiques extraits des lambeaux de céramique collectés dans les colonies de la vallée de l'Indus fournit la première preuve directe de la transformation des produits laitiers en Asie du Sud5. Dans une autre étude récente, plus élaborée et systématique des résidus lipidiques de fragments de pots collectés sur plusieurs sites de la vallée de l'Indus, les chercheurs ont tenté d'établir le type de denrées alimentaires utilisées dans les récipients. L'analyse isotopique a confirmé l'utilisation de graisses animales dans les vaisseaux. La principale découverte scientifique était la prédominance des graisses de non-ruminants dans les récipients de cuisson6 ce qui implique que des animaux non ruminants (tels que des chevaux, des porcs, des volailles, des volailles, des lapins, etc.) ont été cuits dans les récipients pendant une longue période et consommés comme nourriture. Cela contredit une opinion de longue date (basée sur des preuves fauniques) selon laquelle les ruminants (tels que les bovins, les buffles, les cerfs, les chèvres, etc.) étaient consommés comme nourriture par les habitants de la vallée de l'Indus.  

L'indisponibilité des graisses de référence modernes locales et la possibilité de mélanger des produits végétaux et animaux sont les limites de cette étude. Pour surmonter les effets possibles résultant du mélange de produits végétaux et animaux, et pour une vision holistique, l'analyse des grains d'amidon a été intégrée aux analyses de résidus lipidiques. Cela a soutenu la cuisson des plantes, des céréales, des légumineuses, etc. dans le navire. Cela permet de surmonter certaines limitations7

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Références:  

  1. Dudd SN et al 1999. Preuve de différents modèles d'exploitation des produits animaux dans différentes traditions de poterie préhistoriques basées sur les lipides conservés dans les résidus de surface et absorbés. Journal des sciences archéologiques . Volume 26, numéro 12, décembre 1999, pages 1473-1482. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434 
  1. Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. Première laiterie en Afrique saharienne verte au Ve millénaire av. Nature 486, 390–394 (2012). EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1038/nature11186 
  1. Grillo KM et al 2020. Preuve moléculaire et isotopique du lait, de la viande et des plantes dans les systèmes alimentaires préhistoriques des éleveurs d'Afrique de l'Est. PNAS. 117 (18) 9793-9799. Publié le 13 avril 2020. DOI : https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117 
  1. Han B., et al 2021. Analyse des résidus lipidiques des récipients en céramique du site de Liujiawa du RuiState (début de l'âge du fer, nord de la Chine). Journal Of Quaternary Science (2022) 37 (1) 114–122. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1002/jqs.3377 
  1. Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. et coll. L'analyse isotopique spécifique des composés des résidus lipidiques fournit la première preuve directe de la transformation des produits laitiers en Asie du Sud. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y 
  1. Suryanarayan A., et al 2021. Résidus lipidiques dans la poterie de la civilisation de l'Indus dans le nord-ouest de l'Inde. Journal des sciences archéologiques . Tome 125, 2021,105291. EST CE QUE JE:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291 
  1. García-Granero Juan José, et al 2022. Intégration des analyses de lipides et de grains d'amidon à partir de récipients en poterie pour explorer les voies alimentaires préhistoriques dans le nord du Gujarat, en Inde. Frontiers in Ecology and Evolution, 16 mars 2022. Sec. Paléontologie. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199 

Bibliographie  

  1. Irto A., et al 2022. Lipides dans la poterie archéologique : un examen de leurs techniques d'échantillonnage et d'extraction. Molécules 2022, 27(11), 3451; EST CE QUE JE: https://doi.org/10.3390/molecules27113451 
  1. Suryanarayan, A. 2020. Qu'est-ce qui mijote dans la civilisation de l'Indus ? Enquête sur les aliments de l'Indus par l'analyse des résidus de lipides céramiques (thèse de doctorat). Université de Cambridge. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.17863/CAM.50249 
  1. Suryanarayan, A. 2021. Conférence - Résidus lipidiques dans la poterie de la civilisation de l'Indus. Disponible à https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Rédacteur en chef, Scientific European

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