Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik Stockholms universitet

Transkript

1 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik Stockholms universitet av januari N. Dimc 2012 och S. Isaksson ( Även publicerade som uppdragsrapporterna 197:2012 och 180:2011, Institutionen för arkeologi och antikens kultur, Stockholms universitet) Analyser av organiska lämningar på keramik från Björkgärdet Raä 661, Rasbo socken, Uppland Nathalie Dimc & Sven Isaksson Inledning Totalt 20 prover på keramik från fornlämningen Björkgärdet Raä 661, Rasbo socken, Uppland, (Tabell 1) skickades till Arkeologiska forskningslaboratoriet (AFL), Stockholms universitet av Niclas Björck projektledare för utgrävningarna i Björkgärdet, UV Mitt, för analys av lipidrester. Detta är en uppföljning av tidigare analyser från samma lokal (Dimc 2011). Tabell 1. Prover för lipidanalys från Björkgärdet Raä 661 II, Rasbo sn, Uppland, behandlade i denna rapport Anläggn. Provnr: Fyndnr: nr: Övrigt: Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Handtag Bjt Minikärl Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Bjt Analysteknik Prover togs från keramikskärvorna med en pelarborrmaskin, utrustad med en kakelfräs, vid låga varvtal och vägdes in kvantitativt (c:a 0,5g) till extraktionskärl. Till proven sattes 20µg internstandard (n-hexatriakontan (C36) Aldrich) kvantitativt. Extraktionen av lipidrester utfördes med en blandning av 1ml kloroform och 0,5ml metanol i ultraljudsbad 2 x 15 minuter. Provrören centrifugerades i 30 minuter med 3000 varv per minut. De nu klara i vissa fall gula till ljusbruna extrakten överfördes till preparatrör. Lösningsmedlet avdunstades med hjälp av kvävgas. De extraherade lipidresterna behandlades med bis-(trimetylsilyl) triflouracetamid med 10% (v) klortrimetylsilan, i en blocktermostat vid 70 C i 30 minuter. Denna silylering omvandlar ingående komponenter till olika trimetylsilyl derivat (TMS), karboxylsyror exempelvis till TMS-estrar och alkanoler till TMS-etrar. Överblivet reagens 1 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 629

2 avlägsnades med kvävgas. De nu derivatiserade proverna löses i 400µl hexan varav 1µl injiceras i GC-MS:en. Analysen utfördes på en HP 6890 Gaskromatograf med en SGE BPX5 kapillärkolonn (15m x 220 m x 0,25 m) av opolär karaktär. Injektionen gjordes pulsed splitless (pulstryck 17,6 Psi) vid 325 C via ett Merlin Microseal High Preassure Septum med hjälp av en Agilent 7683B Autoinjektor. Ugnen var temperaturprogrammerad med en inledande isoterm på två minuter vid 50 C. Därefter ökades temperaturen med 10 C per minut till 350 C följt av en avslutande isoterm på 15 minuter. Som bärgas användes helium (He) med ett konstant flöde på 2,0 ml per minut. Gaskromatografen var kopplad till en HP 5973 Masselektiv detektor via ett interface med temperaturen 350 C. Fragmenteringen av separerade föreningar gjordes genom elektronisk jonisering (EI) vid 70 ev. Temperaturen i jonkällan var 230 C. Massfiltret var satt att scanna i intervallet m/z , vilket ger 2,29 scan/sec, och dess temperatur är 150 C. Insamling och bearbetning av data gjordes med mjukvaran MSD ChemStation. Tolkning av lipidrester Organiska lämningar i keramik Det är viktigt att påpeka att de slutsatser som dras utifrån analysen av lipidrester från förhistoriska keramikkärl är tolkningar. De olika ämnenas detektion är i de flesta fall oproblematisk men deras ursprung kan ibland vara tvetydigt. Nedan kommer en bakgrund till tolkningen av de olika föreningar som eventuellt återfinns i proverna att presenteras. Det betyder däremot inte att ämnena faktiskt har återfunnits i de analyserade proverna, men detta är ämnen som jag har sökt efter i proverna. Vanligen domineras lipidresterna av fria fettsyror. Dessa frigörs från framför allt triacylglyceroler (TAG) genom hydrolys. TAG utgör huvudbeståndsdelen av det man till vardags benämner fetter och oljor (depåfetter). Intakta TAG påträffas ibland i välbevarade förhistoriska prover. Är distributionen av TAG bred (c:a kolatomer i acyldelen, jämfört med c:a 46-54) antyder detta fett från idisslare, i synnerhet mjölkfetter, då dessa producerar fler kortkedjiga föreningar. Men de kortkedjiga TAG bryts ned snabbare så även prover med smalare distribution kan vara från idisslare (se vidare nedan). När en fettsyra frigjorts från en TAG bildas en diacylglycerol (DAG) och när DAG förlorar en fettsyra bildas en monoacylglycerol (MAG). Såväl DAG som MAG är vanliga ämnen i förhistoriska fettrester i keramik. En stor del av denna hydrolys sker redan vid tillagning, dvs. då kärlet använts, men kan sedan fortsätta under nedbrytningsförloppet. Fettsyrorna i en skärva kommer huvudsakligen från den mest fettrika ingrediensen i en anrättning. Denna behöver dock inte ha varit huvudingrediensen även om fettsyrorna dominerar i fettresten. Fettsyrasammansättningen i depåfetter från olika organismer varierar. Denna påverkas dock av nedbrytningsprocesserna varför tydliga skillnader i fräscha produkter kan suddas ut med tiden. Framförallt är det omättade fettsyror som försvinner då dessa bryts ned mycket lättare än mättade (Kumarathasan et al. 1992). Viss information finns dock att hämta ur sammansättningen av fettsyror. Terrestriska animalier har högre andel stearinsyra (C 18:0 ) i relation till palmitinsyra (C 16:0 ) än andra produkter. En hög C 18:0 /C 16:0 är en indikation på att depåfettet kommer från landlevande djur och en låg kvot att depåfettet antingen kommer från växtriket eller från fisk (Isaksson 2000, Olsson & Isaksson 2008). Många marina fiskar är rika på fleromättade ω-3-fettsyror. Dessa fettsyror bryts snabbt ned (Kumarathasan et al. 1992) men vid upphettning kan en del av dem omvandlas till ω-(oalkylfenyl)fettsyror (Matikainen et al. 2003:567f), vilka är beständiga över arkeologisk tid (Hansel et al. 2004). I marina fettrester skall det finnas alkylfenylfettsyror med 16, 18 och 20 kolatomer, vilka bildats av fettsyrorna C 16:3, C 18:3 och C 20:3. Linolensyran (C 18:3 ) finns även i flera vegetabiliska oljor, så om sammansättningen av alkylfenylfettsyror domineras kraftigt av 630 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 2

3 C 18 tyder detta på förekomsten av vegetabiliska fettrester (olja)(jfr Isaksson et al. 2005). Fettsyran C 20:3 finns även i inälvsmat (t ex lever) från landlevande djur varför alkylfenylfettsyran C 20 inte är specifik för ett marint ursprung. Fettrester från marina djur och fiskar skall dessutom innehålla tre isoprenoida fettsyror, 4, 8, 12-trimetyltetradekansyra (4, 8, 12-TMTD), 2, 6, 10, 14-tertrametylpentadekansyra(2, 6, 10, 14-TMPD) och 3, 7, 11, 15- tetrametylhexadekansyra (3, 7, 11, 15-TMHD, även kallad fytansyra). Fytansyra kan dessutom bildas genom oxidation av fytol, vilken i sin tur kommer från klorofyll. Klorofyll finns som bekant i gröna växter men kan också komma från fotosyntetiserande mikroorganismer. Mager fisk innehåller för låga halter av fettsyrorna C 16:3, C 18:3 och C 20:3 för att dessa skall lämna några spår i arkeologiska fettrester. De behöver heller inte innehålla några isoprenoida fettsyror. Det enda som skiljer fettrester efter mager fisk från fettrester efter vegetabilier är därmed närvaron av kolesterol (Olsson & Isaksson 2008). Kolesterol är en sterol som inte produceras av växter, vilka i stället producerar en rad fytosteroler (t ex β- sitosterol, stigmasterol eller kampesterol). Kolesterol är dock inte unik för fisk utan finns allmänt i fetter från djur. När fetter hettas upp inne i keramiken kan reaktioner ske mellan fria fettsyror. En serie produkter av dessa reaktioner är långkedjiga ketoner med ojämnt antal kolatomer (C 29 -C 35 ), där karbonylgruppen sitter på den mittersta kolatomen. Förekomsten av en serie av dessa ämnen är alltså ett direkt belägg för att kärlet varit upphettat med fettsubstans i kärlet, men troligtvis vid temperaturer högre än vid normal matlagning/kokning (Evershed et al. 1995). Fetter från idisslare (från själva djuret och från mjölk) innehåller mer grenade fettsyror och fettsyror med ojämnt antal kolatomer. Detta beror på bakteriella aktiviteter i tarmar och magar hos idisslare (Christie 1981). För att säkerställa ett ursprung till idisslare, och framför allt för att skilja idisslares depåfetter från mjölkfetter, krävs analys av stabila kolisotoper i enskilda fettsyror (Dudd et al. 1999). Det man mäter är skillnaden i δ 13 C-värde mellan fettsyrorna C 16:0 och C 18:0 ; δ13c C16:0 δ13c C18:0. Dudd et al. (1998:1480) har visat att kvoten C 17:0grenade /C 18:0rak kan vara användbar för att skilja idisslare från andra djur, och även att skilja mellan fettrester från kött och mejeriprodukter (mjölk, ost). Det kan vara på sin plats att påpeka att idisslare (Ruminantia), en underordning av hovdjuren, inte bara omfattar familjen slidhornsdjur (Bovidae) (i vilken de traditionellt domesticerade nöt, get och får ingår) utan även hela familjen av hjortdjur (Cervidae). Angående kvoterna är det viktigt att notera att när olika material blandas påverkas självklart de olika halterna av fettsyrorna varandra vilket man måste vara uppmärksam på. Då det är mikroorganismer som producerar de grenade C 17:0 fettsyrorna (Dudd et al. 1998) kan även sådant som fermentering av maten påverka kvoterna. Utanpå många växter finns ett vaxlager, som är uppbyggt av långkedjiga fettalkoholer (alkanoler) och fettsyror, både fria och sammanbundna till vaxestrar. När växtdelar kokas i vatten kan lite av detta vax lossna från växten och absorberas av keramiken (Charters et al. 1997). Skärvor som innehåller alkanoler och/eller fettsyror med fler än tjugo kolatomer har tolkats som innehållandes spår av växtvaxer. Även om halterna av dessa ämnen är relativt låga i fettresterna kan dessa växtdelar ändå ha varit en dominerande ingrediens i den ursprungliga anrättningen. I många prover förekommer terpenoida föreningar, vanligen olika former av hartssyror. När dessa förekommer i låga halter härrör de troligen från röken från elden kärlen hettats upp vid. Vid högre halter kan kärlet antingen ha tätats med harts, kåda eller tjära, eller så har kärlet använts för att processa dessa kåd- och tjärprodukter. Sammansättningen av hartssyrorna ger ledtrådar till vilken familj av träd hartssyran härrör ifrån. På så sätt kan man till exempel skilja mellan hartser från Pinaceae (gran, tall) och Betulaceae (björk). Om produkten framställts genom torrdestillation (tjärbränning) av kådrik ved bildas metylestrar av hartssyror genom att 3 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 631

4 syrorna reagerar med metanol (träsprit) under processen. Kan metylestrar påvisas innebär detta att produkten är bränd tjära (Mills & White 1994). Resultat Resultaten redovisas i tabell 2 och vart och ett av proverna kommenteras i den följande texten. Fem av proverna innehöll mycket låga halter (<5 g/g) lipidrester. Tolkningen av dessa är tveksam, i synnerhet som samtliga prover är kontaminerade till varierande grad, framför allt av ämnen sannolikt från förpackningsmaterial (platser). Tabell 2. Sammanställning av resultat från analys av lipidrester i keramik. En C18:0/C16:0- kvot > 0,5 indikerar att fettsyrasammansättningen domineras av terrestriska animalier. En C17 gr /C18 r -kvot > 0,02 indikerar bidrag till fettsyramönstret från idisslare. En bred distribution (40-54) av intakta tracylglyceroler indikerar fetter från mjölk. DT står för diterpener (huvudsakligen från Pinacaea) och TT står för triterpener (vanligen från Betulaceae). Ett x betyder att ämnet eller ämnesgruppen identifierats i provet och ett - betyder att det inte kunnat påvisas. I de prover där halterna av terpener är så pass låga att de måste härröra från rök och sot har dessa markerats med x och i de prover där de utgör huvudkomponent har de markerats med X. Följande förkortningar har använts för att redovisa tolkningar T = terrestriska animalier, V = vegetabilier, A = akvatiska animalier, K = kåda. Tolkningar inom parentes är prover med så pass låg halt att de skulle kunna betraktas som tomma. Prov nr Fynd nr Halt (mg/g) C18:0/C16:0 (0,5) C17gr/C18r (0,02) Neutrallipider Intakta triacylglyceroler Kolesterol Fytosterol Ergosterol Vaxrester Långkedjiga ketoner 4, 8, 12- TMTD Isoprenoida fettsyror 2, 6, 10, 14- TMPD 3, 7, 11, 15- TMHD -(o-alkylfenyl)fettsyroning Terpener Tolk- C16 C18 C20 C22 DT TT ,21 0, X X - X X - X TVH , X - X (TV) ,90 0, X - X TV X TV , X X - X TV , X - X V X X - X TV ,6-48 X X - X TV ,4 - - X X - X TV ,8 0, X X - X TV , X - X (TV) ,91 0, X - X TV , X - X (TV) ,6 0, X - X X x - TVH , X x - (TV) ,6 - - X X - X TV ,9 0, X X X x K ,3 - - X X - X x - AV ,4 - - X X - X (AV) , X - X TV Bjt 01 Provet innehåller höga halter lipider (388µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet, C 17:gr /C 18:rak - kvoten indikerar i sin tur att dessa fetter kan komma från idisslare. Ett animaliskt bidrag styrks av detektionen av kolesterol. Till detta återfinns en distribution av triacylglyceroler i provet (46-50) vilket visar att provet är väl bevarat, så vida det inte rör sig om en kontamination. Fytosterol, fytansyra, lånkedjiga fettsyror och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Spår av - (o-alkylfenyl)fettsyra med 18 kolatomer är spår efter upphettad fleromättad C18-fettsyra, vilka i sin tur är vanliga i vegetabiliska oljor. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terrestriska animaliska fetterester blandat med vegetabilier med spår av upphettning, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TVH. 632 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 4

5 Bjt 02 Provet innehåller mycket låga halter lipider (3µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. I övrigt återfinns alkaner, alkanoler samt fytosteroler i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester finns i provet. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen samt C 16:0 /C 18:0 - kvoten bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terristriska animaliska fetter och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer och i synnerhet som halten är mycket låg. (TV). Bjt 03 Provet innehåller höga halter lipider (184µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet, C 17:gr /C 18:rak - kvoten indikerar i sin tur att dessa fetter kan komma från idisslare. Till detta återfinns en bred distribution av triacylglyceroler i provet (40-54) vilket antyder fetter från mjölk. I provet finns höga relativa halter av både mono- och diacylglyceroler. Detta är relativt reaktiva mellanprodukter i fetters diagenes och det är ovanligt att finna så höga halter som i detta prov. Detta antyder ett relativt välbevarat fett eller är tecken på kontamination. Fytosterol, fytansyra, lånkedjiga fettsyror och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terrestriska animaliska fetterester blandat med vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 04 Provet innehåller låga halter lipider (9µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. I övrigt återfinns alkaner och alkanoler i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester finns i provet. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen samt C 16:0 /C 18:0 - kvoten bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terrestriska animaliska fetter och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 05 Provet innehåller låga halter lipider (10µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Till detta återfinns en smal distribution av triacylglyceroler i provet (48-50). Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet, till detta återfinns också kolesterol vilket tyder på en närvaro av animaliska fetter. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terrestriska animaliska fetter och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 06 Provet innehåller låga halter lipider (10µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att akvatiska animalier, alternativt vegetabilier, i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför 5 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 633

6 alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir dock att provet innehåller vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. V. Bjt 07 Provet innehåller låga halter lipider (8µg/g keramikpulver). Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester finns i provet. Till detta återfinns också kolesterol vilket kan tyda på spår av animaliska fetter. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terrestriska animaliska fetter och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 08 Provet innehåller låga halter lipider (7µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Till detta har en triacylglycerol (50) återfunnits i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester finns i provet. Till detta återfinns också kolesterol vilket kan tyda på spår av animaliska fetter. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen samt C 16:0 /C 18:0 - kvoten bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terristriska animaliska fetter och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 09 Provet innehåller låga halter lipider (7µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att akvatiska animalier, alternativt vegetabilier, i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester finns i provet. Till detta återfinns också kolesterol vilket kan tyda på spår av animaliska fetter. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terristriska animaliska fetter och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 10 Provet innehåller höga halter lipider (112 µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Till detta återfinns en bred distribution av triacylglyceroler (40-50) vilket i sin tur indikerar att det finns mjölkfetter i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler i återfinns provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester finns i provet. Till detta återfinns också kolesterol vilket kan tyda på spår av animaliska fetter. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen samt C 16:0 /C 18:0 - kvoten bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terristriska animaliska fetter och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 11 Provet innehåller mycket låga halter lipider (2µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att 634 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 6

7 vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir dock att provet innehåller terrestriska animaliska fettrester i kombination med vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer, i synnerhet som halten är mycket låg. (TV). Bjt 12 Provet innehåller höga halter lipider (82µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet, C 17:gr /C 18:rak - kvoten indikerar i sin tur att dessa fetter skulle komma från andra djur än idisslare. Däremot återfinns en bred distribution av triacylglyceroler i provet (40-52) vilket antyder fetter från mjölk. I provet, precis som i prov 3, finns höga relativa halter av både mono- och diacylglyceroler. Detta är relativt reaktiva mellanprodukter i fetters diagenes och det är ovanligt att finna så höga halter som i detta prov. Detta antyder ett relativt välbevarat fett eller är tecken på kontamination. De tvetydiga signalerna rörande idisslare/icke idisslare nämnda ovan kan också vara en effekt av kontamination. Fytosterol, fytansyra, lånkedjiga fettsyror och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terrestriska animaliska fetterester blandat med vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 13 Provet innehåller mycket låga halter lipider (3µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terristriska animaliska fetter blandat vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer, i synnerhet som halten är mycket låg. (TV). Bjt 14 Provet innehåller höga halter lipider (317 µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Diterpenen dehybroabietinsyra som eventuellt kan vara spår efter sot/kol alternativt använding i närhet av eld återfinns i provet. En mängd alkaner och alkanoler samt fytosterol har noterats vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska och terrstriska animaliska fettrester finns i provet. En serie långkedjiga ketoner har påträffats, vilket antyder upphettning. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen samt C 16:0 /C 18:0 - kvoten bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir att provet innehåller terristriska animaliska fetter blandat vegetabilier med spår av upphettning, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TVH. Bjt 15 Provet innehåller mycket låga halter lipider (4 µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Diterpenen dehybroabietinsyra som eventuellt kan vara spår efter sot/kol alternativt använding i närhet av eld återfinns i provet. Alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket 7 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 635

8 skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Förutom detta återfinns spår av kolesterol och fytosterol, indikatorer på såväl terrestriska animaliska fettrester som vegetabilier. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir dock att provet innehåller terresteriska animaliska fettrester och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer, i synnerhet som halten är mycket låg. (TV). Bjt 16 Provet innehåller låga halter lipider (7µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester finns i provet. Till detta återfinns också kolesterol vilket kan tyda på spår av animaliska fetter i provet. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir dock att provet innehåller terrestriska animaliska fettrester blandat med vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Bjt 17 Provet innehåller höga halter lipider (458µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet, C 17:gr /C 18:rak - kvoten indikerar i sin tur att dessa fetter kan komma från idisslare. Fytosterol och fytansyra återfinns, i provet vilket skulle kunna indikera vegetabiliska fettrester. Provet domineras dock helt av en serie diterpener karakteristiska för kåda från släktet Pinaceae. De domineras av hartssyran dehydroabietinsyra. I tjära (torrdestillat från ved av släktet Pinaceae) skall denna ackompanjeras av metyldehydroabietat, men detta ämne saknas i provet varför det sannolikt rör sig om en icke torrdestillerad (tjärbränd) produkt, exempelvis kåda som blandats med ett fett eller olja. Halten av diterpenerna är sannolikt för hög för att komma från rök och sot. K. Bjt 18 Provet innehåller låga halter lipider (8 µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att akvatiska animalier, alternativt vegetabilier, i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Diterpenen dehybroabietinsyra som eventuellt kan vara spår efter sot/kol alternativt använding i närhet av eld återfinns i provet. Alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Förutom detta återfinns spår av kolesterol och fytosterol, indikatorer på såväl terrestriska animaliska fettrester som vegetabilier. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir dock att provet innehåller akvatiska animaliska fettrester och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. AV. Bjt 19 Provet innehåller mycket låga halter lipider (3 µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att akvatiska animalier, alternativt vegetabilier, i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Förutom detta återfinns spår av kolesterol och fytosterol, indikatorer på såväl terrestriska animaliska fettrester som vegetabilier. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som 636 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 8

9 talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir dock att provet innehåller akvatiska animaliska fettrester och vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer, i synnerhet som halten är mycket låg. (AV). Bjt 20 Provet innehåller relativt låga halter lipider (13µg/g keramikpulver). C 16:0 /C 18:0 - kvoten indikerar att terrestriska animalier i huvudsak har bidragit till de detekterbara fettresterna i provet. Fytosterol, alkaner och alkanoler återfinns i provet vilket skulle kunna indikera att vegetabiliska fettrester har förvarats i kärlet. Emellertid så återfinns dessutom en stor mängd moderna ämnen i provet som talar för att provet kan vara kontaminerat, varför alkan/alkanoldistributionen såväl som sterolernas förekomst bör tolkas med försiktighet. Den slutgiltiga tolkningen blir dock att provet innehåller terrestriska animaliska fettrester blandat med vegetabilier, dock med ett visst förbehåll att det kan röra sig om kontaminationer. TV. Diskussion och sammanfattning Den helt klart dominerande kärlanvändningen har givit spår efter terrestriska animalier med lite inslag av vegetabilier. Flera prover innehåller sannolikt spår efter idisslare och åtminstone tre (prov 3, 10 och 12) av dem har en distribution av triacylglyceroler som är karakteristiska för mjölkfetter. Endast i prov 18 (Fnr 1335) finns det en signal som tolkats som akvatisk animalie (även prov 19 men den mycket låga halten gör detta prov än mer osäkert). Akvatiska animalier är ovanliga i keramik från bronsålder och denna skärva kommer också från en anläggning (skärvstensflak A11816) med en 14 C-datering som faller både i sen bronsålder och äldre järnålder (BP 2442±30,ca f. Kr.). Ett spännande prov är nummer 17 (Fnr 2073), som förefaller vara en blandning av kåda från släktet Pinaceae blandad med något fett eller någon olja. Om detta är en medveten blandning så är det i vart fall något det finns både etnografiska och arkeologiska belägg för (Sandelin 1998, Isaksson 2005). Syftet med sådana blandningar kan vara många; att få en harts av önskad konsistens, att få en produkt med antiseptiska egenskaper (jfr kådsalva), att få en rökelseharts, etc. Två anläggningar har samplats mer intensivt än andra, både i denna och i den tidigare rapporten (Dimc 2011); kokgropssystemet A3127 med åtta prover och skärvstenshögen A18918 med tion prover. Distributionen av kärlanvändningar i de båda kontexten redovisas i figur A3127 A "E" TV TVH V Tj Figur 1. Distributionen av kärlanvändningsklasser (utifrån analyserade lipidrester) i kärl från A3127 respektive A Sammanställning av resultat från denna och den tidigare (Dimc 2011) rapporten. E = Empty dvs utan lipidrester, TV = terrestriska animalier och vegetabilier, TVH = terrestriska animalier 9 och vegetabilier med spår av upphettning, V = vegetabilier och Tj = tjära (prov 752, jfr Dimc 2011). Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 637 Det gemensamma, spår av terrestriska animalier och vegetabilier, dominerar över det särskiljande och någon statistiskt signifikant skillnad finns inte i denna studie ( 2 = 3,52 df =

10 från A3127 respektive A Sammanställning av resultat från denna och den tidigare (Dimc 2011) rapporten. E = Empty dvs utan lipidrester, TV = terrestriska animalier och vegetabilier, TVH = terrestriska animalier och vegetabilier med spår av upphettning, V = vegetabilier och Tj = tjära (prov 752, jfr Dimc 2011). Det gemensamma, spår av terrestriska animalier och vegetabilier, dominerar över det särskiljande och någon statistiskt signifikant skillnad finns inte i denna studie ( 2 = 3,52 df = 3 p = 0,47). Totalt sett verkar kärlanvändningen som syns här avvika något från den som tidigare i huvudsak observerats för bronsåldern i regionen. I figur 2 jämförs kärlanvändningen i hela det analyserade materialet med dels Nibble (Isaksson 2009) och dels med ett danskt bronsåldermaterial (från Thy) som täcker både äldre och yngre bronsålder (Isaksson i tryck) Rasbo Nibble Thy 10 0 "E" TV TVH V T Tj / K AV Figur 2. Distributionen av kärlanvändningsklasser (procentuell fördelning, utifrån analyserade lipidrester) i kärl från Rasbo, Nibble och Thy (Dimc 2011, Isaksson 2009, Isaksson i tryck). E = Empty dvs utan lipidrester, TV = terrestriska animalier och vegetabilier, TVH = terrestriska animalier och vegetabilier med spår av upphettning, V = vegetabilier, T = terrestriska animalier Tj / K = tjära / kåda och AV = akvatiska animalier och vegetabilier. Det framgår inte helt tydligt i figur 2 men det ser ut som om kärlanvändningen i Rasbo är mer lik den i Thy än den i Nibble. För att pröva detta beräknades det Euklidiska avståndet mellan kärlpopulationerna baserat på distributionen i figur 2. Resultatet redovisas i tabell 3. Tabell 3. Det Euklidiska avståndet mellan distributionerna i figur 2. Resultatet visar att distributionen av kärlanvändningar i samplet 10 från Rasbo är mer likt det från Thy än det från Nibble. Skillnaden mellan Rasbo och Thy är dock också relativt stor. Rasbo Nibble Thy Rasbo 0 Nibble 20,85 0 Thy 11,56 18,04 0 Denna observation betyder inte närmare kulinariska kontakter med Thy än med Nibble, utan tjänar bara till att illustrera att den hittills observerade kärlanvändningen i materialet från Rasbo avviker från de som tidigare observerats för material i östra Mellansverige. Dominansen av blandningen mellan terrestriska animalier och vegetabilier, grytan, är ett drag som till exempel också karakteriserar kärlanvändningen under yngre järnålder (jfr Isaksson 2000). Referenser Charters, S., Evershed, R. P., Goad, L. J., Heron, C., Blinkhorn, P.W Quantification and Distribution 638 of Björkgärdet Lipids in Archaeological aspekter på vikingarna Ceramics och deras förfäder Implications for Sampling Potsherds for Organic Residue Analysis and the Classification of Pottery Use. Archaeometry, vol. 35, pp Charters, S., Evershed, R. P., Quye, A., Blinkhorn, P. W. & Reeves, V Simulation experiments for determining the use of ancient pottery vessels: the behaviour of

11 Rasbo avviker från de som tidigare observerats för material i östra Mellansverige. Dominansen av blandningen mellan terrestriska animalier och vegetabilier, grytan, är ett drag som till exempel också karakteriserar kärlanvändningen under yngre järnålder (jfr Isaksson 2000). Referenser Charters, S., Evershed, R. P., Goad, L. J., Heron, C., Blinkhorn, P.W Quantification and Distribution of Lipids in Archaeological Ceramics Implications for Sampling Potsherds for Organic Residue Analysis and the Classification of Pottery Use. Archaeometry, vol. 35, pp Charters, S., Evershed, R. P., Quye, A., Blinkhorn, P. W. & Reeves, V Simulation experiments for determining the use of ancient pottery vessels: the behaviour of epicuticular leaf wax during boiling of leafy vegetable. Journal of Archaeological Science 24. London. Christie, W. W Lipid Metabolism in Ruminant Animals. Oxford. Dimc, N Analyser av organiska lämningar i jordprover och på keramik från Björkgärdet Raä 661, Rasbo socken, Uppland. Uppdragsrapport 180. Arkleologiska forskningslaboratoriet, Stockholms universitet. Dudd, S. N., Regert, M. & Evershed, R. P Assessing microbial contributions during laboratory degradations of fats and oils and pure triacylglycerols absorbed in ceramic potsherds. Organic Geochemistry 29. Oxford. Dudd, S. N., Evershed, R. P. & Gibson, A. M Evidence for Varying Patterns of Exploitation of Animal Products in Different Prehistoric Pottery Traditions Based on Lipids Preserved in Surface and Absorbed Residues. Journal of Archaeological Science 26. London. Evershed, R. P., Stott, A. W., Raven, A., Dudd, A. N., Charters, S. & Leyden, A Formation of Loch-Chain Ketones in Ancient Pottery Vessels By Pyrolysis of Acyl Lipids. Tetrahedron Letters 36. Oxford. 8 Hansel, F. A., Copley, M. S., Madureira, L. A. S. & Evershed, R. P Thermally produced ω-(o-alkylphenyl)alkanoic acids provide evidence for the processing of marine products in archaeological pottery vessels. Tetrahedron Letters 45. Oxford. Isaksson, S Analys av organiska lämningar i keramiken från Nibble. Uppdragsrapport 142. Arkeologiska forskningslaboratoriet, Stockholms universitet.. Isaksson, S Food and rank in Early Medieval time. Theses and Papers in Scientific Archaeology 3. Stockholm. Isaksson, S. I tryck. The use of ceramic vessles. Boken om Thy. Isaksson, Sven, Olsson, Monika & Hjulström, Björn De smorde sina krås. Spår av vegetabilisk olja i keramik från yngre järnålder. (Traces of vegetable oil in Early Medieval pottery). Fornvännen 100: Kumarathasan, R., Rajkumar, A. B., Hunter, N. R. & Gesser, H. D Autoxidation and Yellowing of Methyl Linolenate. Progress in Lipid Research 31. Oxford. Matikainen, J., Kaltia, S., Ala-Peijari, M., Petit-Gras, N., Harju, K., Heikkilä, J., Yksjärvi, R. & Hase, T A study of 1,5-hydrogen shift and cyclization reactions of an alkali isomerized methyl linolenoate. Tetrahedron 59. Oxford. Mills, J. S., White, R The Organic Chemistry of Museum Objects. Second edition. Oxford. 11 Olsson, M. & Isaksson, S Molecular and isotopic traces of cooking and consumption of fish at an Early Medieval manor site in eastern middle Sweden. Journal of Archaeological Science 35. Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 639

12 Stockholms universitet december 2011 Analyser av organiska lämningar i jordprover och på keramik från Björkgärdet Raä 661, Rasbo socken., Uppland Nathalie Dimc Inledning Totalt 19 prover från ett flertal kontexter inom fornlämningen Björkgärdet Raä 661, Rasbo socken, Uppland skickades till Arkeologiska forskningslaboratoriet (AFL), Stockholms universitet av Niclas Björck projektledare för utgrävningarna i Björkgärdet, UV Mitt. I samband med nybyggnationen av väg 288, så undersöktes ett flertal lokaler från bronsålder och järnålder. På den aktuella platsen har man tidigare återfunnit stensträngar och stenröjda ytor tillsammans med förhistoriska boplatsspår. De nyligen utförda undersökningarna på platsen frilade en stor mängd stolphål, härdar, gropar och kokgropar. Inom den undersökta ytan har minst 14 huslämningar konstaterats, merparten av dessa återfinns i den nordvästra delen av undersökningsytan. Två eventuella terrasshus har dessutom återfunnits i den östra delen av lokalen. Undersökningarna har givit ett rikt fyndmaterial som tidsmässigt spänner från mellersta bronsåldern (period II/III) till och med vikingatid/tidig medeltid. Merparten av fynden kan föras till två olika faser, mellersta - yngre bronsålder respektive vendeltid - tidig medeltid. Förutom detta så uppvisar det återfunna fyndmaterialet såväl rumsliga som funktionella variationer; merparten av de föremål som grovt kan dateras till yngre järnålder ligger på den västra undersökningshalvan, medan bronsåldersmaterialet ligger på den östra. Undersökningarna på platsen har bidragit till uppfattningen om att det föreligger en tendensiös topografisk skillnad i utbredningen av lämningar inom lokalen, där äldre lämningar verkar finnas längs de öst - västligt orienterade moränryggarna samtidigt som de yngre återfinns främst kring husterrasserna i östra delen av lokalen. Sammanlagt tio jordprover har analyserats, varav ett prov agerar som referens. Till detta har sammanlagt nio keramikprover har analyserats från olika kontexter inom lokalen (se tabell 1). 640 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 1

13 Analysteknik Tabell 1. Sammanställning över prover och provtyper som har analyserats från Björkgärdet Raä 661, Rasbo socken, Uppland. Organiska beläggningar Innan analys undersöktes keramikskärvorna med stereolupp var organiska beläggningar påträffades på 2 av totalt 9 skärvor (se tabell 1). De vidhäftande organiska beläggningarna skrapades av från keramikskärvorna med hjälp av en steril skalpell. Därefter fördes provet till ett provrör i väntan på eventuella framtida analyser av beläggningarna. Keramikprover De prover som togs i syfte att undersöka de keramiska fragmenten från lokalen provtogs med en pelarborr och vägdes in kvantitativt (c:a 0,5g) till extraktionskärl. Proverna extraherades därefter i enlighet med protokoll 1. Jordprover De jordprover som undersöktes torkades i ugn i c:a 45 C över natt. Därefter sållades proverna (2mm) med syftet att avlägsna eventuella rottrådar och/eller stenar. Därefter finfördelades proverna och homogeniserades i en agatmortel. Jordprovet överfördes kvantitativt (c:a 2g) till ett extraktionskärl. Proverna extraherades och analyserades därefter i enlighet med protokoll 2. 2 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 641

14 Protokoll 1: Till proven sattes 40µg internstandard (n-hexatriakontan (C36) Aldrich) kvantitativt. Extraktionen av lipidrester utfördes med 1ml kloroform och metanol 0,5ml i ultraljudsbad 2 x 15 minuter. Provrören centrifugerades i 30 minuter med 3000 varv per minut. De nu klara i vissa fall gula till ljusbruna extrakten överfördes till preparatrör. Lösningsmedlet avdunstades med hjälp av kvävgas. De extraherade lipidresterna behandlades med bis-(trimetylsilyl) triflouracetamid med 10% (v) klortrimetylsilan, i en blocktermostat vid 70 C i 30 minuter. Denna silylering omvandlar ingående komponenter till olika trimetylsilyl derivat (TMS), karboxylsyror exempelvis till TMS-estrar och alkanoler till TMS-etrar. Överblivet reagens avlägsnades med kvävgas. De nu derivatiserade proverna löses i 400µl hexan varav 1µl injiceras i GC-MS:en. Protokoll 2: Till proven sattes 40µg internstandard (n-hexatriakontan (C36) Aldrich) kvantitativt. Extraktionen av lipidrester utfördes med 2ml kloroform och metanol 1ml i ultraljudsbad 2 x 15 minuter. Provrören centrifugerades i 30 minuter med 3000 varv per minut. De nu klara extrakten överfördes till preparatrör. Lösningsmedlet avdunstades med hjälp av kvävgas. De extraherade lipidresterna behandlades med bis- (trimetylsilyl)triflouracetamid med 10% (v) klortrimetylsilan, i en blocktermostat vid 70 C i 60 minuter. Denna silylering omvandlar ingående komponenter till olika trimetylsilyl derivat (TMS), karboxylsyror exempelvis till TMS-estrar och alkanoler till TMS-etrar. Överblivet reagens avlägsnades med kvävgas. De nu derivatiserade proverna löses i 400µl hexan varav 1µl injiceras i GC-MS:en. Tolkning av lipidrester Organiska lämningar i keramik Det är viktigt att påpeka att de slutsatser som dras utifrån analysen av lipidrester från förhistoriska keramikkärl är tolkningar. De olika ämnenas detektion är i de flesta fall oproblematisk men deras ursprung kan ibland vara tvetydigt. Nedan kommer en bakgrund till tolkningen av de olika föreningar som eventuellt återfinns i proverna att presenteras. Det betyder däremot inte att ämnena faktiskt har återfunnits i de analyserade proverna, men detta är ämnen som jag har sökt efter i proverna. Följande text är efter Isaksson 2003 där ingen annan referens anges. Vanligen domineras lipidresterna av fria fettsyror. Dessa frigörs från framför allt triacylglyceroler (TAG) genom hydrolys. TAG utgör huvudbeståndsdelen av det man till vardags benämner fetter och oljor (depåfetter). Intakta TAG påträffas ibland i välbevarade förhistoriska prover. Är distributionen av TAG bred (c:a kolatomer i acyldelen, jämfört med c:a 46-54) antyder detta fett från idisslare, i synnerhet mjölkfetter, då dessa producerar fler kortkedjiga föreningar. Men de kortkedjiga TAG bryts ned snabbare så även prover med smalare distribution kan vara från idisslare (se vidare nedan). När en fettsyra frigjorts från en TAG bildas en diacylglycerol (DAG) och när DAG förlorar en fettsyra bildas en monoacylglycerol (MAG). Såväl DAG som MAG är vanliga ämnen i förhistoriska fettrester i keramik. En stor del av denna hydrolys sker redan vid tillagning, dvs. då kärlet använts, men kan sedan fortsätta under nedbrytningsförloppet. Fettsyrorna i en skärva kommer huvudsakligen från den mest fettrika ingrediensen i en anrättning. Denna behöver dock inte ha varit huvudingrediensen även om fettsyrorna dominerar i fettresten. Fettsyrasammansättningen i depåfetter från olika organismer varierar. Denna påverkas dock av nedbrytningsprocesserna varför tydliga skillnader i fräscha produkter kan suddas ut med tiden. Framförallt är det omättade fettsyror som försvinner då dessa bryts ned mycket lättare än mättade (Kumarathasan et al. 1992). Viss information finns dock att hämta ur sammansättningen av fettsyror. Terrestriska animalier har högre andel stearinsyra (C 18:0 ) i relation till palmitinsyra (C 16:0 ) än andra produkter. En hög C 18:0 /C 16:0 är en indikation 642 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 3

15 på att depåfettet kommer från landlevande djur och en låg kvot att depåfettet antingen kommer från växtriket eller från fisk (Isaksson 2000). Många marina fiskar är rika på fleromättade ω-3-fettsyror. Dessa fettsyror bryts snabbt ned (Kumarathasan et al. 1992) men vid upphettning kan en del av dem omvandlas till ω-(oalkylfenyl)fettsyror (Matikainen et al. 2003:567f), vilka är beständiga över arkeologisk tid (Hansel et al. 2004). I marina fettrester skall det finnas alkylfenylfettsyror med 16, 18 och 20 kolatomer, vilka bildats av fettsyrorna C 16:3, C 18:3 och C 20:3. Linolensyran (C 18:3 ) finns även i flera vegetabiliska oljor, så om sammansättningen av alkylfenylfettsyror domineras kraftigt av C 18 tyder detta på förekomsten av vegetabiliska fettrester (olja). Fettsyran C 20:3 finns även i inälvsmat (t ex lever) från landlevande djur varför alkylfenylfettsyran C 20 inte är specifik för ett marint ursprung. Fettrester från marina djur och fiskar skall dessutom innehålla två isoprenoida fettsyror, 4, 8, 12-trimetyltetradekansyra (4, 8, 12-TMTD) och 3, 7, 11, 15- tetrametylhexadekansyra (3, 7, 11, 15-TMHD, även kallad fytansyra). Fytansyra kan dessutom bildas genom oxidation av fytol, vilken i sin tur kommer från klorofyll. Klorofyll finns som bekant i gröna växter men kan också komma från fotosyntetiserande mikroorganismer. Mager fisk innehåller för låga halter av fettsyrorna C 16:3, C 18:3 och C 20:3 för att dessa skall lämna några spår i arkeologiska fettrester. De behöver heller inte innehålla några isoprenoida fettsyror. Det enda som skiljer fettrester efter mager fisk från fettrester efter vegetabilier är därmed närvaron av kolesterol (Olsson & Isaksson 2008). Kolesterol är en sterol som inte produceras av växter, vilka i stället producerar en rad fytosteroler (t ex β- sitosterol, stigmasterol eller kampesterol). Kolesterol är dock inte unik för fisk utan finns allmänt i fetter från djur. När fetter hettas upp inne i keramiken kan reaktioner ske mellan fria fettsyror. En serie produkter av dessa reaktioner är långkedjiga ketoner med ojämnt antal kolatomer (C 29 -C 35 ), där karbonylgruppen sitter på den mittersta kolatomen. Förekomsten av en serie av dessa ämnen är alltså ett direkt belägg för att kärlet varit upphettat med fettsubstans i kärlet (Evershed et al. 1995). Fetter från idisslare (från själva djuret och från mjölk) innehåller mer grenade fettsyror och fettsyror med ojämnt antal kolatomer. Detta beror på bakteriella aktiviteter i tarmar och magar hos idisslare (Christie 1981). För att säkerställa ett ursprung till idisslare, och framför allt för att skilja idisslares depåfetter från mjölkfetter, krävs analys av stabila kolisotoper i enskilda fettsyror (Dudd et al. 1999). Det man mäter är skillnaden i δ 13 C-värde mellan fettsyrorna C 16:0 och C 18:0 ; δ13c C16:0 δ13c C18:0. Dudd et al. (1998:1480) har visat att kvoten C 17:0grenade /C 18:0rak kan vara användbar för att skilja idisslare från andra djur, och även att skilja mellan fettrester från kött och mejeriprodukter (mjölk, ost). Det kan vara på sin plats att påpeka att idisslare (Ruminantia), en underordning av hovdjuren, inte bara omfattar familjen slidhornsdjur (Bovidae) (i vilken de traditionellt domesticerade nöt, get och får ingår) utan även hela familjen av hjortdjur (Cervidae). Angående kvoterna är det viktigt att notera att när olika material blandas påverkas självklart de olika halterna av fettsyrorna varandra vilket man måste vara uppmärksam på. Då det är mikroorganismer som producerar de grenade C 17:0 fettsyrorna (Dudd et al. 1998) kan även sådant som fermentering av maten påverka kvoterna. Utanpå många växter finns ett vaxlager, som är uppbyggt av långkedjiga fettalkoholer (alkanoler) och fettsyror, både fria och sammanbundna till vaxestrar. När växtdelar kokas i vatten kan lite av detta vax lossna från växten och absorberas av keramiken (Charters et al. 1997). Skärvor som innehåller alkanoler och/eller fettsyror med fler än tjugo kolatomer har tolkats som innehållandes spår av växtvaxer. Även om halterna av dessa ämnen är relativt låga i fettresterna kan dessa växtdelar ändå ha varit en dominerande ingrediens i den ursprungliga anrättningen. 4 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 643

16 I många prover förekommer terpenoida föreningar, vanligen olika former av hartssyror. När dessa förekommer i låga halter härrör de troligen från röken från elden kärlen hettats upp vid. Vid högre halter kan kärlet antingen ha tätats med harts, kåda eller tjära, eller så har kärlet använts för att processa dessa kåd- och tjärprodukter. Sammansättningen av hartssyrorna ger ledtrådar till vilken familj av träd hartssyran härrör ifrån. På så sätt kan man till exempel skilja mellan hartser från Pinaceae (gran, tall) och Betulaceae (björk). Om produkten framställts genom torrdestillation (tjärbränning) av kådrik ved bildas metylestrar av hartssyror genom att syrorna reagerar med metanol (träsprit) under processen. Kan metylestrar påvisas innebär detta att produkten är bränd tjära (Mills & White 1994). Organiska lämningar i jordprover Tolkningen av lipidsammansättningen i jordprover skiljer sig något från organiska lämningar i och på keramik. En grundförutsättning för denna typ av analys är att olika levande organismer har olika metabolism. Dessa skillnader i ämnesomsättning gör att lipider uppvisar skillnader i sammansättning och kemisk struktur beroende på vilken organism som producerat dem. Förklaringar till detta kan sökas i ämnenas skiftande funktion i olika organismer samt dessas anpassning till olika miljöer. När en organism dör frigörs de organiska föreningar den varit uppbyggd av. Dessa kan antingen återgå till de biogeokemiska kretsloppen eller också bli näring för någon annan organism. För organisk-kemisk analys av antropogena jordar är det alltid viktigt att ha kretsloppstänkandet i bakhuvudet, eftersom vårt material har dött för länge sedan och deponerats i marken. Generellt sett bryts allt organiskt material förr eller senare ned i sina beståndsdelar, varför problematik kring nedbrytning, bevarande, borttransport och ackumulering alltid är centralt. Deponerat organiskt material utgör inte heller en passiv relikt utan deltar aktivt i markprocesserna, till exempel genom att bidra med näringsämnen och kemisk energi. Faktorerna som påverkar det organiska materialets nedbrytningsgrad är många. Jordens (depositionsmatrisens) porositet och stabilitet är viktig, men viktigast är kanske miljön. Till miljön hör faktorer som klimat och temperatur, lufttillförsel, fuktighetsgrad och ph i marken. I till exempel tropiska ekosystem med en medeltemperatur över 30ºC är nedbrytningshastigheten större än den naturliga tillförseln av organiskt material. Förutsättningen för organiskt material att ackumuleras i marken i detta klimat är alltså obefintlig. Den medeltemperatur vid vilken det råder en balans mellan naturlig tillförsel och nedbrytning ligger vid omkring 25ºC. På våra breddgrader är förutsättningen för bevarande alltså ur detta hänseende relativt god. Den organiska delen av alla jordar härstammar följaktligen från levande organismer, så som växter, djur, insekter och mikroorganismer. Dessa organismer producerar specifika organiska substanser som sedermera hamnar i jorden. De föreningar som påträffas vid analys kan vara oförändrade, delvis nedbrutna eller ämnen syntetiserade under nedbrytningsprocesserna (diagenesen). Experiment har visat att de största kemiska förändringarna av organiskt material sker relativt snabbt, det vill säga inom fyra till sex månader efter deposition. Detta är givetvis mycket beroende på depositionsmiljön. Under depositionstiden tillförs ytterligare föreningar från nedbrutet växtmaterial, döda djur, insekter och mikroorganismer. Även omflyttning i marken orsakad av marklevande djur, insekter och rötter, s.k. bioturbation, inverkar och så även allehanda mänskliga aktiviteter. Innehållet i ett prov utgör summan av alla dessa processer. Därför är det alltid viktigt att veta vad man letar efter. Den första nedbrytningsprocessen som sätter igång direkt efter döden är så kallad autolys. Denna process innebär att de enzymer som i livet bidragit till ämnesomsättningen nu kan löpa amok och börja bryta ned cellvävnaden. Väl i marken handlar det framför allt om mikrobiologiska angrepp, men även rent kemiska processer bidrar. En mycket vanlig process 644 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 5

17 är hydrolys, vilket innebär reaktion med vatten. Denna process kan både vara biologisk och rent kemisk. Oftast innebär den att större biomolekyler bryts ned till mindre under upptagande av vatten. Exempel är hydrolys av triacylglyceroler i depåfetter som via bildandet av di- och monoacylglyceroler resulterar i tre fria fettsyror och en fri glycerol, eller hydrolys av vaxer som resulterar i en fri fettsyra och en fri alkanol. En reaktion som drabbar dubbelbindningar är autoxidation. Denna process bidrar till att omättade fettsyror bryts ned mycket snabbare än mättade. Autoxidationen induceras av till exempel värme eller solljus och fortlöper sedan av sig själv. Resultatet blir att fettsyran bryts sönder och kan bilda en lång rad kortkedjiga nedbrytningsprodukter. Denna process är uteslutande kemisk. Den process som står för den största delen av förlusten av fettsyror kallas β-oxidation. Detta är en biologisk process, enzymkatalyserad och därför mycket effektiv. Men organiska föreningar kan på olika sätt och i olika stor utsträckning undkomma nedbrytning. Ämnen kan adsorberade inuti själva godset på oglaserad keramik, inkapslas i korrosionen på metallföremål eller adsorberas eller bindas till själva jorden. De bundna föreningarna kan brytas loss på kemisk väg. Ett problem är dock att man då även bryter loss ämnen bundna i recenta material och marklevande organismer vilket ger en mycket komplicerad bild. I de aktuella proverna har jag dock analyserat lösningsmedelslösliga ( fria ) ämnen. I orörd jord dominerar resterna efter nedbrutet växtmaterial, vilka lämnar spår i form av långkedjiga (fler än 20 kolatomer) fettsyror, alkanoler och alkaner, mm. Distributionen av ämnen är vanligen monomodal och kolkedjelängden på det ämne som dominerar brukar benämnas C max. För de aktuella proverna har jag valt att analysera distributionen av fettsyror och alkanoler. Dessa föreningar förekommer i fetter och vaxer i växter (ffa vaxer) och djur (ffa fetter). Fettsyror och alkanoler från växtvaxer är oftast långkedjiga med fler än 20 kolatomer i kedjan. I depåfetter från växter och djur är fettsyrorna huvudsakligen kortkedjiga med färre än 20 kolatomer i kedjan. Domineras distributionen av kortkedjiga fettsyror är detta ett tecken på att depåfetter deponerats. Distributionen kan då även vara bimodal, med en dominerande fettsyra med <20 kolatomer och en med >20. För att kunna erhålla en säker korrelation mellan en organisk förening påträffad i ett jordprov och dess ursprung är det nödvändigt att noga analysera dess kemiska struktur. Många organismer använder samma utgångsämnen för att syntetisera likartade föreningar men skillnader i biosyntes mellan olika organismer gör att små strukturella särarter uppstår. Ett exempel är kolvätet skvalen som är ett generellt utgångsämne, men som kan omvandlas till en rad olika föreningar beroende på vilken typ av organism som står för biosyntesen. Till exempel bildar många växter bland annat β-sitosterol, djur bildar kolesterol och svampar bildar ergosterol av skvalen. Häri ligger alltså en möjlighet att separera lipider av olika biologiskt ursprung. Ämnen som bevarar en igenkännbar struktur länge i marken kallas biomarkör. En biomarkör karaktäriseras av att den är stabil och unik för sitt ursprung. Med goda kunskaper om nedbrytningsprocesserna kan stabila nedbrytningsprodukter av biomolekyler användas som biomarkörer. I detta arbete har växtsterolerna (fytosterolerna) kampesterol, stigmasterol och β-sitosterol sökts i jordproverna, därefter har en kolesterol/[kampesterol+stigamsterol+ β-sitosterol]-kvot räknats ut. Om denna kvot visar på en hög andel kolesterol i förhållande till de tre vanligaste fytosterolerna möjliggör detta en positiv identifiering av animalieprodukter i provet. 6 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 645

18 Resultat Jordprover Resultaten av analyserna redovisas nedan i text samt i tabell 2. Tabell 2. Sammanställning över resultaten av lipidanalyser på jordprover från Björkgärdet Raä 661, Rasbo socken, Uppland. De olika kvoterna som har räknats ut anges i siffror och X indikerar förekomsten av ett specifikt ämne i provet och s indikerar att det finns spår av ett specifikt ämne i provet Provet innehåller relativt låga halter av lipider (58 µg lipider/g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är låg (0.2) vilket indikerar att det kan röra sig om akvatiska animaliska fettrester i provet, alternativt så uppvisar detta den naturliga sammansättningen av fettrester från växter i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler i provet är bimodal. Fettsyrorna domineras av (C max ) den kortkedjiga C16 fettsyran, samtidigt som alkanolerna domineras av långkedjiga ämnen (C> 20) C24. Dehydroabietinsyra (DHA) som är huvudkomponenten i hartser från Pinaceae återfinns i provet tillsammans med reten, ett ämne som anrikas då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Provet uppvisar en relativt hög kolesterol/[kampesterol + stigmasterol + β-sitosterol]-kvot (0,4422) vilket innebär en positiv identifiering av animaliska fetter i provet Provet innehåller höga halter lipider (180µg lipider/g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är hög (0.7) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C26. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial från gräsbevuxen lövskog. Dehydroabietinsyra (DHA), en av huvudkomponenten i hartser från Pinaceae återfinns i provet. Ett ämne som dessutom anrikas då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Förutom detta återfinns ω-(oalkylfenyl)fettsyran C20 i provet vilket indikerar en viss förekomst av akvatiska animalier. Kolesterol/ [kampesterol + stigmasterol+ β-sitosterol]-kvoten är låg (0,0352) vilket talar för en låg förekomst av animaliska fettrester i provet Provet innehåller höga halter lipider (343µg lipider/g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är hög (0.8) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C28. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial 646 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 7

19 från gräsbevuxen lövskog. Dehydroabietinsyra (DHA), en av huvudkomponenten i hartser från Pinaceae har också återfunnits i provet. Ett ämne som dessutom anrikas då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Kolesterol/[kampesterol + stigmasterol + β-sitosterol]-kvoten är låg (0,0274) vilket talar för en låg förekomst av animaliska fettrester i provet. Det bör nämnas att okända ämnen var närvarande i provet vilket gjorde det ytterst svårt för GC-MS att separera de olika komponenterna i provet. Därför skall detta prov tolkas med viss försiktighet Provet innehåller relativt låga halter av lipider (75 µg lipider/ g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är hög (0.7) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C26. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial från gräsbevuxen lövskog. Diterpenerna betulin och dehydroabietinsyra (DHA) återfinns dessutom i provet. Dessa ämnen är några av huvudkomponenterna i hartser från Betulaceae respektive Pinaceae. DHA anrikas dessutom då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Provet innehåller dessutom spår av isoprenoida fettsyror vilka är indikerar förekomsten av akvatiska animaliska fetter i provet. Kolesterol/[kampesterol + stigmasterol + β-sitosterol]-kvoten är låg (0,0159) vilket talar för en låg förekomst av animaliska fettrester i provet Provet innehåller relativt höga halter lipider (100µg lipider/g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är hög (0.8) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C26. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial från gräsbevuxen lövskog. Dehydroabietinsyra (DHA) och reten, huvudkomponenterna i hartser från Pinaceae återfinns i provet. Dessa ämnen anrikas dessutom då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Kolesterol/[kampesterol + stigmasterol + β- sitosterol]-kvoten är hög (0,1377) vilket talar för en positiv identifiering av animaliska fettrester i provet Provet innehåller relativt låga halter lipider (76µg lipider/ g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är hög (0.9) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C26. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial från gräsbevuxen lövskog. Diterpenerna betulin och dehydroabietinsyra (DHA) återfinns dessutom i provet. Dessa ämnen är några av huvudkomponenterna i hartser från Betulaceae respektive Pinaceae. DHA anrikas dessutom då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Kolesterol/[kampesterol + stigmasterol + β-sitosterol]-kvoten är låg (0,0477) vilket talar för en låg förekomst av animaliska fettrester i provet (Referensprov) Provet innehåller relativt låga halter lipider (84µg lipider/g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är hög (0.8) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) 8 Bilaga 11. Analys av lipider i jord och keramik 647

20 med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C26. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial från gräsbevuxen lövskog. Dehydroabietinsyra (DHA), en av huvudkomponenten i hartser från Pinaceae återfinns i provet. Ett ämne som dessutom anrikas då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Kolesterol/[kampesterol + stigmasterol + β- sitosterol]-kvoten är låg (0,0179) vilket talar för en låg förekomst av animaliska fettrester i provet Provet innehåller relativt höga halter lipider (179µg lipider/ g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är hög (0.8) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C28. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial. Diterpenerna betulin, dehydroabietinsyra (DHA) och spår av reten återfinns dessutom i provet. Dessa ämnen är några av huvudkomponenterna i hartser från Betulaceae respektive Pinaceae. DHA och reten anrikas dessutom då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Kolesterol/[kampesterol + stigmasterol + β-sitosterol]-kvoten är låg (0,0520) vilket talar för en låg förekomst av animaliska fettrester i provet Provet innehåller relativt höga halter lipider (131µg lipider/ g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är relativt hög (0.5) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C28. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial. Diterpenerna betulin och dehydroabietinsyra (DHA) återfinns dessutom i provet. Dessa ämnen är några av huvudkomponenterna i hartser från Betulaceae respektive Pinaceae. DHA anrikas dessutom då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). Kolesterol/ [kampesterol + stigmasterol + β-sitosterol]-kvoten är hög (0,0520) vilket talar för en positiv identifiering av animaliska fettrester i provet Provet innehåller relativt höga halter lipider (145µg lipider/ g jord). C 18:0 /C 16:0 -kvoten är relativt hög (0.6) vilket indikerar att det kan röra sig om terrestriska animaliska fettrester i provet. Den totala sammansättningen av fettsyror och alkanoler domineras av långkedjiga ämnen (C > 20) med en monomodal distribution där fettsyrorna domineras av (C max ) C24 och alkanolerna domineras av C26. Detta är distributioner som påträffas i mark med nedbrutet växtmaterial från gräsbevuxen lövskog. Dehydroabietinsyra (DHA), en av huvudkomponenten i hartser från Pinaceae återfinns i provet. Ett ämne som dessutom anrikas då ved från Pinaceae förbränns (finns i rök och sot, men också i tjära). ). Kolesterol/ [kampesterol + stigmasterol + β-sitosterol]-kvoten är låg (0,0618) vilket talar för en låg förekomst av animaliska fettrester i provet. Keramikprov Resultaten av analyserna redovisas nedan i text samt i tabell 3, Appendix Provet innehåller inga detekterbara lipidrester. Internstandarden (n-hexatriakontan) detekterades dock vederbörligen, vilket visar att såväl extraktion som analys fungerat. Detta tyder på en kärlanvändning som inte lämnat några spår; TOMT. 648 Björkgärdet aspekter på vikingarna och deras förfäder 9