Gianni GALLELLO*
Aspectos arqueometricos en restos óseos. Ensayo metodológico.
RESUMEN: Este artículo tiene como objetivo la presentación de los principales resultados del ensayo metodológico de Paleodieta efectuado a partir del análisis de elementos trazas realizados en restos óseos humanos. El método utilizado es la espectrometría de emisión en plasma (ICP OES). Esta investigación tiene en cuenta los factores diagénicos interviniendo con una metodología de control para una mejor lectura de los resultados. Los datos obtenidos ponen en evidencia los valores de los elementos traza posibles indicadores de una dieta a base vegetal y cárnica relacionados con los valores reveladores de los factores contaminantes que intervienen post-mortem.
PALABRAS CLAVE: Arqueometria, Paleodieta, elementos traza, diagénesis.
ABSTRACT: Archaeometrycal Aspects on skeletal remains. Methodological test. The purpose of this work is the presentation of the main results of a methodological palaeodiet test through trace elements analysis in skeletal remains. The method used to analyze the bone samples is Inductively Coupled Plasma Opltical Emission Spectrometry ( ICP OES). This research takes into account diagenic factors applying a method of control for a better reading of the results. The data obtained show trace elements values indicators of a vegetable diet and trace elements values indicators of a meat diet related with contaminated factors which take part post- mortem.
KEY WORDS: Archaeometry, palaeodiet, trace elements, diagenesis, Valencia/Boatella..
Introducción
En este articulo se presenta un ensayo metodológico para los análisis de los elementos trazas en restos óseos posibles indicadores de dieta teniendo en cuenta el proceso de diagénesis.
El estudio de los elementos trazas presenta problemas teóricos y dificultades en el momento de interpretar los resultados. El problema más importante se debe a las contaminaciones diagénicas. La diagénesis es un fenómeno de consolidación y tal vez de transformación parcial que acarrea una compactación, cementación y puede que una recristalización parcial de los sedimentos presentes en el hueso enterrado causando así una alteración o contaminación de los resultados en las muestras analizadas (Lambert, 1985). Los procesos diagénicos, se activan mediante varios fenómenos de cementación, regeneración cristalina, desmineralización y sustitución de minerales presentes, favorecidos por la presión de cargas de los mismos sedimentos, por variación de grado de humedad y temperatura y por algunas características conexas con la composición originaria de los sedimentos.
La modificación de la estructura física del hueso obedece a los cambios químicos en los componentes orgánicos e inorganicos del hueso. Las alteraciones químicas son muy comunes y no es posible visualizarlas por completo. El comportamiento diagénico de cada elemento es único y depende del hueso y de las características del suelo por esto aún no existe una regla general aplicable a todos los yacimientos.
Partendo de estas premisas planteamos, para una correcta interpretación de los resultados, el estudio del comportamiento diagenico a través de las determinaciones de elementos metálicos por espectrometría atómica de emisión en plasma (ICP OES). Las muestras analizadas han sido tomadas desde un fémur de una mujer de época Medieval hallada en la excavación del Fosal (Gandía)[1]. Las muestras tomadas pertenecen a diferentes sectores de la diáfisis femoral (hueso compacto), con el objetivo de poder observar eventuales variabilidades y susceptibilidades de los elementos traza distribuidos entre las diferentes áreas del hueso largo de un mismo individuo (intra-individual), causados en vida por factores metabólicos, pero en periodo post-mortem son consecuencias de los factores diagénicos (Francalacci, 1990). El protocolo comprende también la toma de muestras de tierra para relacionar los valores de los elementos traza en el hueso con los valores presentes en el terreno y averiguar si hay diferencias substanciales, que ayudarían en la correcta interpretación del grado de diagénesis presente en el hueso.
Metodología
La instrumentación utilizada para la realización de estos análisis ha sido la espectrometría de emisión en plasma (ICP OES). Es una técnica de espectrometría óptica, porqué se utilizan los espectros específicos de cada elemento para su identificación y determinación. Los espectros de emisión por cada elemento, están constituidos por líneas discretas a valores de longitud de onda muy definidas y se obtienen en fase gaseosa a elevada temperatura en un plasma de argón. La muestra se inyecta en fase liquida y se mide la intensidad de luz emitida a las diferentes longitudes de onda emitidos por cada elemento; es por tanto una técnica que permite analizar simultáneamente un conjunto elevado de elementos. La muestras (M) han sido tomadas en diferentes partes del fémur: La M1 en la diáfisis proximal por debajo del trocánter menor, la M2 en la diáfisis medial, la M3 parte de la diáfisis medio distal, MF son los restos de la diáfisis que quedaba de los muestreos anteriores, M4 tierra recogida en la parte interna de la diáfisis durante el muestreo de las M1, M2, M3. La MT es una mezcla de tierra que quedaba durante el muestreo de la MF más las partículas acumuladas durante la toma y la limpieza con el bisturí de la misma. Todas las muestras han sido analizadas por duplicado, esto nos asegura una mayor exactitud de los resultados durante la lectura del ICP OES y también mayor seguridad en caso de pérdida accidental de las muestras durante el proceso de análisis en el laboratorio. Los pasos a través de los cuales se ha llegado a la lectura de los elementos traza son comunes para todos los métodos de investigación de Paleodieta, de todos modos ha habido algunos cambios a comparación con los trabajos anteriores (Gallello 2003, 2008) en el proceso de preparación de la muestras y elaboración del calibrado con cuidado particular en los factores contaminantes en el sentido de higiene de laboratorio, control de lectura y corrección de datos.
La metodología aplicada para la preparación de las muestras sigue las presentes pautas, comenzando por la limpieza mecánica de la capa superficial del hueso por medio de un bisturí. Después de la primera pesada de la muestras se hace un lavado con agua pura en baño en ultrasonido durante 45 min. Siguiente paso es el proceso de desecación e incineración en mufla. Con el siguiente programa de rampas: I 30min a 150oC; II subir 1o/min hasta alcanzar 450oC; III 8horas a 450oC; IV bajada a 30oC. Sigue una segunda pesada de las muestras y pulverización de las mismas con mortero de cristal. Tercera pesada posterior a la pulverización.
El proceso de digestión empieza tomando aproximadamente “0,5”g en balanza analítica de las muestras: M1-M1b; M2-M2b; M3-M3b; M4; MF-MFb; MT-MTb.
El ataque con ácidos se ha efectuado con 1,5ml HNO3 y 1,5 ml HCl en “tubos largos y estrechos de cristal” calentados en placa calefactora con los dos blancos, a 100oC durante 40min.
Posteriormente la disolución digerida de cada muestra se vierte cuidadosamente en tubos de plástico de 15 ml, y se lleva a 15 ml con agua purificada. Esta dilución (A), más concentrada, nos ha servido para medir elementos traza como Zn, Cu, Pb, Cd, V, Mn. Para medir Mg y Sr se toman 2 ml de las muestra (A) añadiendo 1,5 ml HNO3 y 1,5 ml HCl llevando otra vez a volumen con agua purificada a 15 ml obteniendo así una nueva dilución (B). Cogiendo 0,2 ml de la (B) y añadiendo 5 ml HNO3 y 5 ml HCl y llevando a volumen a 50 ml se obtiene la concentración (C) para leer el Ca.
Para la preparación del patrón se ha utilizado un aforado de 100ml, tomando 10ml de cada patrón estándar de metal (Ca; Mg; Sr; Cu; Zn; Pb; Mn; Cd; V) y llevando a volumen hasta a 100ml con agua purificada. Por la preparación del calibrado se han empleado aforados de 50ml a los que se han añadido 5ml HNO3, 5ml HCl y las ml correspondientes del patrón concentrado, llevándolo a un volumen de 50 ml con agua pura. Se a empleado el siguiente rango de concentración: 0 blanco; 0,05; 0,1; 0,25; 0,50; 1; 2,5; 5; 10; 15ml. Ajustado en ppm se ha obtenido el siguiente calibrado: blanco; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30.
BIBLIOGRAFIA:
BARTOLI, F. (1995): “La Paleodieta: un’ulteriore informazione sulle abitudini dei gruppi umani antichi”, Miscellanea in Memoria di Giuliano Cremonesi, a cura del Dip. di Scienze Archeologiche dell’Università di Pisa, ETS, Pisa.
COLLINS, M. J et al. (2002):”The survival of organic matter in bone:
a review”. Archaeometry 44, 383-394.
COMAR, C.L; RUSSEL, R.S. y WASSERMAN, R.H. (1957):”Strontium-calcium movement from soil to man”. Science 126, 485-492.
FRANCALACCI, P. (1997): “L’analisi chimica dei reperti archeologici”. Quaderni del Civico Museo del finale 3, 39-43.
FRANCALACCI, P. (1990): “Intra-individual variation of trace element content in different skeletons coming from archaelogical sites”. Rivista di Antropologia, Vol.LXVIII, Roma, 225-230.
GALLELLO, G. (2003): “Aspetti paleonutrizionisti ed economici degli abitanti di Fivizzano: un affresco di una comunità montana del XIV-XV secolo della nostra era”. Pisa, 69-73.
GALLELLO, G. (2008): Aspectos de Paleodieta en Valencia. Trabajo Fin de Máster en Patrimonio Cultural, Facultad de Geografía e Historia, Universitat de València, edición 2007-2008, Valencia.
GILBERT, R. J. Jr. (1985): “Stress, paleonutrional and trace elements”. Gilbert and Mielke (eds.): The Analysis of prehistroric diets. Academic Press, Orlando.
HANCOCK, R. G. V. (1989): “The abuse of bone analyses for archaeological
dietary studies” Archaeometry 31, 169-179.
HEDGES, R. E. M. (2002): “ Bone diagenesis: an overview of processes”. Archaeometry 44, 319-328.
KLEPINGER, L.L. (1984): “Nutritional assessment from bone”. Annual review of anthropology 13.
LAMBERT, J.B. (1985): “Bone diagenesis and dietary analysis” J. of the Human Evolution 14.
NOLASCO, M. (1994): ”Comida: ¿alimento o cultura?”. En Sociedad, Economía y Cultura Alimentaria, Shoko Doode M. y Emma Paulina Pérez (comps.), Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C. y Centro de Investigaciones y Estudios Superiores en Antropología Social, México, p. 399-407.
PALACIOS, M. y ROMÁN, R. (1994): “Algunas reflexiones sobre estudios de patrones alimentarios y su relación con la salud”. En Sociedad, Economía y Cultura Alimentaria, Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C. y Centro de Investigaciones y Estudios Superiores en Antropología Social, México, p. 329- 343.
SILLEN, A. (1989): “Diagenesis of the inorganic phase of cortical bone”. The Chemistry of Prehistoric Bone, T.D. Price (ed.), Cambridge University Press, p. 211-229.
SUBIRA, M.E.; FRANCALACCI, P.; MALGOSA, A. y BORGOGNINI, S. (1991): “Reproducción y fiabilidad del análisis de elementos traza. Datos preliminares”. Nuevas Prospectivas en Antropología, Granada, p. 995-1003.
Aspectos arqueometricos en restos óseos. Ensayo metodológico.
RESUMEN: Este artículo tiene como objetivo la presentación de los principales resultados del ensayo metodológico de Paleodieta efectuado a partir del análisis de elementos trazas realizados en restos óseos humanos. El método utilizado es la espectrometría de emisión en plasma (ICP OES). Esta investigación tiene en cuenta los factores diagénicos interviniendo con una metodología de control para una mejor lectura de los resultados. Los datos obtenidos ponen en evidencia los valores de los elementos traza posibles indicadores de una dieta a base vegetal y cárnica relacionados con los valores reveladores de los factores contaminantes que intervienen post-mortem.
PALABRAS CLAVE: Arqueometria, Paleodieta, elementos traza, diagénesis.
ABSTRACT: Archaeometrycal Aspects on skeletal remains. Methodological test. The purpose of this work is the presentation of the main results of a methodological palaeodiet test through trace elements analysis in skeletal remains. The method used to analyze the bone samples is Inductively Coupled Plasma Opltical Emission Spectrometry ( ICP OES). This research takes into account diagenic factors applying a method of control for a better reading of the results. The data obtained show trace elements values indicators of a vegetable diet and trace elements values indicators of a meat diet related with contaminated factors which take part post- mortem.
KEY WORDS: Archaeometry, palaeodiet, trace elements, diagenesis, Valencia/Boatella..
Introducción
En este articulo se presenta un ensayo metodológico para los análisis de los elementos trazas en restos óseos posibles indicadores de dieta teniendo en cuenta el proceso de diagénesis.
El estudio de los elementos trazas presenta problemas teóricos y dificultades en el momento de interpretar los resultados. El problema más importante se debe a las contaminaciones diagénicas. La diagénesis es un fenómeno de consolidación y tal vez de transformación parcial que acarrea una compactación, cementación y puede que una recristalización parcial de los sedimentos presentes en el hueso enterrado causando así una alteración o contaminación de los resultados en las muestras analizadas (Lambert, 1985). Los procesos diagénicos, se activan mediante varios fenómenos de cementación, regeneración cristalina, desmineralización y sustitución de minerales presentes, favorecidos por la presión de cargas de los mismos sedimentos, por variación de grado de humedad y temperatura y por algunas características conexas con la composición originaria de los sedimentos.
La modificación de la estructura física del hueso obedece a los cambios químicos en los componentes orgánicos e inorganicos del hueso. Las alteraciones químicas son muy comunes y no es posible visualizarlas por completo. El comportamiento diagénico de cada elemento es único y depende del hueso y de las características del suelo por esto aún no existe una regla general aplicable a todos los yacimientos.
Partendo de estas premisas planteamos, para una correcta interpretación de los resultados, el estudio del comportamiento diagenico a través de las determinaciones de elementos metálicos por espectrometría atómica de emisión en plasma (ICP OES). Las muestras analizadas han sido tomadas desde un fémur de una mujer de época Medieval hallada en la excavación del Fosal (Gandía)[1]. Las muestras tomadas pertenecen a diferentes sectores de la diáfisis femoral (hueso compacto), con el objetivo de poder observar eventuales variabilidades y susceptibilidades de los elementos traza distribuidos entre las diferentes áreas del hueso largo de un mismo individuo (intra-individual), causados en vida por factores metabólicos, pero en periodo post-mortem son consecuencias de los factores diagénicos (Francalacci, 1990). El protocolo comprende también la toma de muestras de tierra para relacionar los valores de los elementos traza en el hueso con los valores presentes en el terreno y averiguar si hay diferencias substanciales, que ayudarían en la correcta interpretación del grado de diagénesis presente en el hueso.
Metodología
La instrumentación utilizada para la realización de estos análisis ha sido la espectrometría de emisión en plasma (ICP OES). Es una técnica de espectrometría óptica, porqué se utilizan los espectros específicos de cada elemento para su identificación y determinación. Los espectros de emisión por cada elemento, están constituidos por líneas discretas a valores de longitud de onda muy definidas y se obtienen en fase gaseosa a elevada temperatura en un plasma de argón. La muestra se inyecta en fase liquida y se mide la intensidad de luz emitida a las diferentes longitudes de onda emitidos por cada elemento; es por tanto una técnica que permite analizar simultáneamente un conjunto elevado de elementos. La muestras (M) han sido tomadas en diferentes partes del fémur: La M1 en la diáfisis proximal por debajo del trocánter menor, la M2 en la diáfisis medial, la M3 parte de la diáfisis medio distal, MF son los restos de la diáfisis que quedaba de los muestreos anteriores, M4 tierra recogida en la parte interna de la diáfisis durante el muestreo de las M1, M2, M3. La MT es una mezcla de tierra que quedaba durante el muestreo de la MF más las partículas acumuladas durante la toma y la limpieza con el bisturí de la misma. Todas las muestras han sido analizadas por duplicado, esto nos asegura una mayor exactitud de los resultados durante la lectura del ICP OES y también mayor seguridad en caso de pérdida accidental de las muestras durante el proceso de análisis en el laboratorio. Los pasos a través de los cuales se ha llegado a la lectura de los elementos traza son comunes para todos los métodos de investigación de Paleodieta, de todos modos ha habido algunos cambios a comparación con los trabajos anteriores (Gallello 2003, 2008) en el proceso de preparación de la muestras y elaboración del calibrado con cuidado particular en los factores contaminantes en el sentido de higiene de laboratorio, control de lectura y corrección de datos.
La metodología aplicada para la preparación de las muestras sigue las presentes pautas, comenzando por la limpieza mecánica de la capa superficial del hueso por medio de un bisturí. Después de la primera pesada de la muestras se hace un lavado con agua pura en baño en ultrasonido durante 45 min. Siguiente paso es el proceso de desecación e incineración en mufla. Con el siguiente programa de rampas: I 30min a 150oC; II subir 1o/min hasta alcanzar 450oC; III 8horas a 450oC; IV bajada a 30oC. Sigue una segunda pesada de las muestras y pulverización de las mismas con mortero de cristal. Tercera pesada posterior a la pulverización.
El proceso de digestión empieza tomando aproximadamente “0,5”g en balanza analítica de las muestras: M1-M1b; M2-M2b; M3-M3b; M4; MF-MFb; MT-MTb.
El ataque con ácidos se ha efectuado con 1,5ml HNO3 y 1,5 ml HCl en “tubos largos y estrechos de cristal” calentados en placa calefactora con los dos blancos, a 100oC durante 40min.
Posteriormente la disolución digerida de cada muestra se vierte cuidadosamente en tubos de plástico de 15 ml, y se lleva a 15 ml con agua purificada. Esta dilución (A), más concentrada, nos ha servido para medir elementos traza como Zn, Cu, Pb, Cd, V, Mn. Para medir Mg y Sr se toman 2 ml de las muestra (A) añadiendo 1,5 ml HNO3 y 1,5 ml HCl llevando otra vez a volumen con agua purificada a 15 ml obteniendo así una nueva dilución (B). Cogiendo 0,2 ml de la (B) y añadiendo 5 ml HNO3 y 5 ml HCl y llevando a volumen a 50 ml se obtiene la concentración (C) para leer el Ca.
Para la preparación del patrón se ha utilizado un aforado de 100ml, tomando 10ml de cada patrón estándar de metal (Ca; Mg; Sr; Cu; Zn; Pb; Mn; Cd; V) y llevando a volumen hasta a 100ml con agua purificada. Por la preparación del calibrado se han empleado aforados de 50ml a los que se han añadido 5ml HNO3, 5ml HCl y las ml correspondientes del patrón concentrado, llevándolo a un volumen de 50 ml con agua pura. Se a empleado el siguiente rango de concentración: 0 blanco; 0,05; 0,1; 0,25; 0,50; 1; 2,5; 5; 10; 15ml. Ajustado en ppm se ha obtenido el siguiente calibrado: blanco; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30.
BIBLIOGRAFIA:
BARTOLI, F. (1995): “La Paleodieta: un’ulteriore informazione sulle abitudini dei gruppi umani antichi”, Miscellanea in Memoria di Giuliano Cremonesi, a cura del Dip. di Scienze Archeologiche dell’Università di Pisa, ETS, Pisa.
COLLINS, M. J et al. (2002):”The survival of organic matter in bone:
a review”. Archaeometry 44, 383-394.
COMAR, C.L; RUSSEL, R.S. y WASSERMAN, R.H. (1957):”Strontium-calcium movement from soil to man”. Science 126, 485-492.
FRANCALACCI, P. (1997): “L’analisi chimica dei reperti archeologici”. Quaderni del Civico Museo del finale 3, 39-43.
FRANCALACCI, P. (1990): “Intra-individual variation of trace element content in different skeletons coming from archaelogical sites”. Rivista di Antropologia, Vol.LXVIII, Roma, 225-230.
GALLELLO, G. (2003): “Aspetti paleonutrizionisti ed economici degli abitanti di Fivizzano: un affresco di una comunità montana del XIV-XV secolo della nostra era”. Pisa, 69-73.
GALLELLO, G. (2008): Aspectos de Paleodieta en Valencia. Trabajo Fin de Máster en Patrimonio Cultural, Facultad de Geografía e Historia, Universitat de València, edición 2007-2008, Valencia.
GILBERT, R. J. Jr. (1985): “Stress, paleonutrional and trace elements”. Gilbert and Mielke (eds.): The Analysis of prehistroric diets. Academic Press, Orlando.
HANCOCK, R. G. V. (1989): “The abuse of bone analyses for archaeological
dietary studies” Archaeometry 31, 169-179.
HEDGES, R. E. M. (2002): “ Bone diagenesis: an overview of processes”. Archaeometry 44, 319-328.
KLEPINGER, L.L. (1984): “Nutritional assessment from bone”. Annual review of anthropology 13.
LAMBERT, J.B. (1985): “Bone diagenesis and dietary analysis” J. of the Human Evolution 14.
NOLASCO, M. (1994): ”Comida: ¿alimento o cultura?”. En Sociedad, Economía y Cultura Alimentaria, Shoko Doode M. y Emma Paulina Pérez (comps.), Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C. y Centro de Investigaciones y Estudios Superiores en Antropología Social, México, p. 399-407.
PALACIOS, M. y ROMÁN, R. (1994): “Algunas reflexiones sobre estudios de patrones alimentarios y su relación con la salud”. En Sociedad, Economía y Cultura Alimentaria, Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C. y Centro de Investigaciones y Estudios Superiores en Antropología Social, México, p. 329- 343.
SILLEN, A. (1989): “Diagenesis of the inorganic phase of cortical bone”. The Chemistry of Prehistoric Bone, T.D. Price (ed.), Cambridge University Press, p. 211-229.
SUBIRA, M.E.; FRANCALACCI, P.; MALGOSA, A. y BORGOGNINI, S. (1991): “Reproducción y fiabilidad del análisis de elementos traza. Datos preliminares”. Nuevas Prospectivas en Antropología, Granada, p. 995-1003.
