Food and balms: combined botanical and chemical studies from funerary and domestic contexts

Abstract

This study examines plant material preserved in the various archaeological contexts incorporating different approaches, including the study of micro- and macroremains as well as chemical profiles. Identification of microremains – pollen grains, phytoliths, NPPs (non-pollen palynomorphs) and plant tissues – and plant macroremains, like seeds and wood, can be achieved with the aid of microscopy, and depends on plant morphology and taxonomy. Residue analysis, performed on amorphous material, relies on the concept of biomarkers, i.e. organic molecules that can be used as the chemical fingerprinting indicating the origin of the substance. Combining these approaches, the studied material was selected in accordance with state of preservation and availability. It is important to assure that the artefacts studied are minimally affected by the analytical procedure so they can be used for future research or displayed in exhibitions. Samples were prepared in accordance with the optimum instrumental methods and then studied under light microscope, stereomicroscope, and scanning electron microscope (SEM), depending on specific demands of the material. This methodology enabled the morphological study and identification of plant remains. For chemical analysis, visible organic residue was subjected to non-destructive attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FT-IR) and minimally destructive pyrolysis gas chromatography mass spectrometry (Py-GC/MS). Organic residues from pottery vessels, identified as carriers for food offerings, were characterized by gas chromatography mass spectrometry (GC/MS). When relevant, the inorganic fraction of the samples was characterized by scanning electron microscope coupled with energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS) and X-ray diffraction (XRD). Selection of the appropriate techniques was modified to suit the demands of each case study. All the acquired data was framed in the context of past archaeological and environmental conditions, as well as available natural materials, allowing a comprehensive interpretation of the archaeological plant remains

Cibo e balsami: combinazione di analisi botanici e chimici per lo studio di contesti funerari e domestici Riassunto: Questo studio consiste nell’analisi interdisciplinare di micro- e macro-resti vegetali provenienti da vari contesti archeologici e nell’identificazione dei rispettivi profili chimici. Comunemente, l’analisi di micro-resti quali granuli pollinici, fitoliti e NNPs (palinomorfi nonpollinici), e macro-resti vegetali, come semi e legni, avviene per mezzo di indagini microscopiche che permettono di riconoscere la morfologia e tassonomia della pianta di provenienza. Circa l’analisi dei residui dei materiali amorfi, la loro caratterizzazione si basa su biomarcatori, ossia molecole organiche che servono da indicatori chimici, rivelandone l'origine. Combinando i due approcci, il materiale per la ricerca è stato selezionato basandosi sullo stato di conservazione e sulla disponibilità. Inoltre, dato che il trattamento analitico di manufatti attraverso protocolli di laboratorialo è ridotto al necessario per limitare alterazioni e garantire usi futuri a fini di ricerca o musealizzazione, i campioni sono stati preparati secondo i metodi strumentali appropriati. In rellazione alle delle esigenze specifiche del materiale analizzato, ciascun campione è stato studiato mediante la microscopia ottica, stereo-microscopia e microscopia elettronica a scansione (SEM). Per l'analisi chimica, il residuo organico visibile è stato sottoposto a spettroscopia di trasformata di Fourier a riflettanza totale attenuata non distruttiva (ATR-FT-IR) e spettrometria di massa di gascromatografia a pirolisi minimamente distruttiva (Py-GC/MS). I residui organici recuperati da vasi di ceramica, identificati come contenitori di offerte alimentari, sono stati caratterizzati mediante gascromatografia- spettrometria di massa (GC/MS). Qualora pertinente, la frazione inorganica dei campioni è stata caratterizzata mediante SEM accoppiata con spettrometria a raggi X a dispersione di energia (SEM-EDS) e d diffrattometria a raggi X (XRD). Ciascuna tecnica è stata impiegata a seconda delle esigenze diversificate di ogni caso di studio. I dati acquisiti sono stati contestualizzati alle precedenti condizioni archeologiche e ambientali, nonché dei materiali naturali disponibili, consentendo un'interpretazione completa dei resti vegetali archeologici

Alimentos e bálsamos: combinando botânica e análise química para o estudo de contextos funerários e domésticos Resumo: Este estudo examina o material vegetal preservado nos vários contextos arqueológicos incorporando diferentes abordagens, incluindo o estudo de micro e macroresíduos, e de perfis químicos. A identificação de microrestos e macrorestos vegetais, pode ser obtida com recurso à microscopia, e é baseada na morfologia e taxonomia da planta. A análise de resíduos orgânicos em material amorfo baseia-se no conceito de biomarcadores, ou seja, moléculas orgânicas que podem ser usadas como a impressão digital química indicando a origem da substância. Combinando estas abordagens, o material estudado foi selecionado de acordo com o seu estado de conservação e disponibilidade. É importante assegurar que os artefatos estudados sejam afetados o mínimo possível pelo procedimento analítico para que possam ser utilizados em estudos futuro ou expostos em exposições. As amostras foram preparadas de acordo com os métodos instrumentais ideais e estudadas com recurso a microscopia ótica e microscopia eletrónica de varrimento (SEM) de acordo com as suas características específicas. Esta metodologia possibilitou o estudo morfológico e a identificação de restos vegetais. Para a análise química, o resíduo orgânico visível foi submetido a espectroscopia não destrutiva de reflectância total atenuada no infravermelho por transformada de Fourier (ATR-FT-IR) e espectrometria de massa por cromatografia gasosa de pirólise minimamente destrutiva (Py-GC/MS). Resíduos orgânicos em objetos de cerâmica identificados como contentores de oferendas alimentares foram caracterizados por espectrometria de massas por cromatografia gasosa (GC/MS). Quando relevante, a fração inorgânica das amostras foi caracterizada por SEM acoplada a espectrometria de raios-X de energia dispersiva (SEM-EDS) e difração de raios-X (XRD). A seleção das técnicas apropriadas foi modificada tendo em conta as especificidades de cada estudo de caso. Todos os dados adquiridos foram enquadrados no contexto das condições arqueológicas e ambientais passadas, bem como dos materiais naturais disponíveis, permitindo uma interpretação abrangente dos vestígios vegetais arqueológicos.