Comment 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 le régime alimentaire et les pratiques de subsistance répandues dans les anciennes sociétés préhistoriques dépourvues de documents écrits était autrefois une tâche ardue, car il ne restait plus grand-chose de ce qui constituait la « nourriture » en raison de la dégradation naturelle presque complète de l'environnement. nourriture et les 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 progrès 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 basées sur les valeurs δ13C et Δ13C.  

Les plantes sont les principaux producteurs de nourriture. La plupart des plantes utilisent la photosynthèse C3 pour fixer le carbone, c'est pourquoi elles sont 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 la base nourriture de l'humanité. Les plantes C4 (telles que le maïs, la canne à sucre, le mil et le sorgho), quant à elles, utilisent la photosynthèse C4 pour la fixation du carbone.  

Le carbone possède deux isotopes stables, C-12 et C-13 (le troisième isotope C-14, est instable donc radioactif et est utilisé pour la datation biologique découvertes archéologiques). 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 du C-12. De plus, les plantes C3 absorbent davantage l’isotope C-12 plus léger que les plantes C4. Les plantes C3 et C4 font toutes deux une discrimination contre l'isotope C-13 plus lourd, mais les plantes C4 ne font pas autant de discrimination que les plantes C3. À l’inverse, dans la photosynthèse, les plantes C3 et C4 favorisent l’isotope C-12 par rapport au C-13, mais les plantes C3 favorisent davantage le C-12 que les plantes C4. Cela entraîne 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 δ13C pour les plantes C3 est plus légère entre -30 et -23‰ tandis 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 7^th millénaire av. Par 4^th Au millénaire avant JC, des animaux domestiques comme les bovins, les buffles, les chèvres, les moutons, etc. étaient présents sur divers sites de la vallée de l'Indus. Il y a eu des suggestions concernant l'utilisation de ces animaux dans l'alimentation en produits laitiers et en viande, mais aucune preuve scientifique concluante ne vient étayer ce point de vue. Analyse isotopique stable des résidus lipidiques extraits de lambeaux de céramique collectés à partir de vallée de l'Indus les colonies fournissent 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 

2. 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 

3. 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 

4. 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 

5. 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 

6. 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 

7. 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 

2. 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 

3. 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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