古代脏器皿中的秘密：数十年未解的疑团揭晓

橄榄油是食品界的瑞士军刀。它可以给沙拉调味，翻炒蔬菜，甚至润滑吱吱作响的门铰链。对于考古学家来说，它的普遍存在让我们得以窥见古代世界的经济、政治和社会组织。

但也许在某些环境中，这种普遍性可能被夸大。

康奈尔大学的一个跨学科研究团队——从古典学家到食品科学家再到工程师——已确定，植物油的有机残留在地中海的钙质土壤中保存得不好。这意味着数十年来的考古学家可能错误地将陶器中的橄榄油认定为其他植物油，或者误认为是动物脂肪。

戈德法布及其研究小组帮助开发了一项实验室实验，以测试独特的土壤化学如何催化陶器中食品残留物的特定分解。这些研究结果已发表在 《考古科学杂志》 上。

该项目始于2019年，当时的首席作者、博士生瑞贝卡·格尔德斯（Rebecca Gerdes）在文理学院的古典学系攻读博士学位。作为本科生，她也学习了化学，想探索这门学科如何应用于考古科学。

“我通常将我的工作描述为：我清洗古老的脏器皿，收集冲洗液，并利用其中的分子来弄清楚人们是如何使用他们的锅的，”现任康奈尔大学人文与科学学院考古学与材料研究所的赫希博士后助理的格尔德斯说道。

这种有机残留物分析是考古学的一个成熟的子领域。但关于发现橄榄油的许多说法并没有被重新审视，而且在地中海地区也没有实验证据解释为什么它可能难以识别。在她的博士生导师、古典考古学（A&S）杰出教授斯图尔特·曼宁的建议下，格尔德斯决定深入挖掘。

“我在博士学习初期意识到的一件事是，人们对他们在东地中海的锅中发现的东西做出了各种各样的主张，而这些主张有很多可以进一步验证的地方，”她说。“我想回答一些有趣的考古问题，但我意识到我必须先进行一些方法开发。”

于是，她发起了一项跨校园的合作——“在塔楼路的上下，”格尔德斯说——这项合作涵盖了来自三个不同学院和众多设施的来自不同领域的研究人员。

格尔德斯在康奈尔工程学院的化学与生物分子工程副教授吉莉安·戈德法布那里找到了一个关键合作伙伴，她对自己的实验室非常有信心，该实验室研究有机废物转化为生物燃料的过程，能够提供格尔德斯所寻找的方法论。

但首先，他们需要亲自动手。

“我们不需要等3000年”

当时，疫情正处于高峰期，因此Gerdes无法出国考察她关注的东地中海岛国塞浦路斯的地质条件。所以她做了第二好的选择：让一些地中海的土壤送到她那里。她求助于康奈尔大学农业与生命科学学院的土壤健康实验室，该实验室能够接收塞浦路斯的土壤样本，并对其进行消毒。随后，实验室将安全地将样本释放给团队进行研究。

实验室主任Bob Schindelbeck在帮助Gerdes理解土壤行为方面发挥了关键作用。Gerdes与Goldfarb的研究小组一起，开发了一项实验室实验，来测试独特的土壤化学如何催化陶器上食物残留物的特定类型分解。

团队使用滚压的陶土制作了小陶瓷颗粒——“我整个时间都在想玩橡皮泥，”Gerdes说——并在管式炉中烧制。然后将颗粒浸泡在橄榄油中，并埋进两种湿润的土壤中：一种来自土壤健康实验室的农业田地，另一种来自塞浦路斯，因其与实际考古遗址的相关性而被选中，并由Thilo Rehren在塞浦路斯研究所收集。

“关键是，这种土壤在东地中海地区非常常见，因此它影响了许多重要的历史时期，特别是在我们研究该地区的贸易和联系时，”Gerdes说。“晚青铜时代（约公元前1650年至1100年）是其中一个时期。”

样本被放置在50摄氏度的培养箱中，长达一年。挖掘后，橄榄油残留物被提取，研究人员研究了被保存的分子的特征。

“我们在实验室以加速的速度完成了这项工作，所以我不用等3000年才能拿到博士学位，”Gerdes说。

团队的分析显示，塞浦路斯的石灰质碱性土壤中，陶瓷颗粒中的橄榄油残留物的数量和成分已经降解，与埋在温和酸性纽约土壤中的样本相比，产量更低，二羧酸植物油生物标志物的损失也更明显。

“考古学家们确实有一种想相信自己发现了橄榄油的感觉，因为这会让故事更美好。而且由于它是如此经济上重要的地中海产品，默认的假设是，如果你发现了与橄榄油相似的分子，那就一定是橄榄油，”Gerdes说。“问题是，橄榄油的成分与很多其他植物油是相似的。如果你开始降解它，情况就会更糟——它会开始看起来像动物脂肪。”

‘一切都源于一个了不起的学生’

虽然Gerdes对结果感到兴奋，但她同样对在康奈尔大学找到的合作者和资源感到很满意。

她的团队使用了博伊斯·汤普森研究所的施罗德研究小组提供的实验室空间。食品科学名誉教授乔·雷根斯坦（CALS）以及格尔德斯博士委员会的成员，帮助她进行有机残留物的提取。戈德法布的团队将生物燃料研究中的基本化学工程分析技术应用于残留物的量化。研究人员还得到了康奈尔材料研究中心的帮助，他们协助安全地处理粉末陶瓷样品，并在康奈尔稳定同位素实验室清洗他们的玻璃器皿。

团队还包括本科生合著者汉娜·维安特（Hanna Wiandt，'24）、马拉克·阿布哈希姆（Malak Abuhashim，'23）、工程硕士（M.Eng，'24）和艾弗里·威廉姆斯（Avery Williams，'22），戈德法布表示，他们与参与的教师一样，能够跨学科联系，发展共同的词汇和期望和目标。

这种合作水平展示了康奈尔有潜力成为世界领先的生物分子考古学的跨学科中心的原因。

“我们真的想为此建立一个分析中心，”戈德法布说。“我们在思考工程师和科学家如何在建立新方法和将我们所拥有的基本技能和应用技能应用于新的知识领域方面发挥作用。这一切都始于一个了不起的学生——现在是一名博士后——来引发讨论。”

更多信息： R.F. Gerdes 等，忽视环境背景导致古地中海植物油在有机残留物中的错误识别，《考古科学杂志》（2025）。 DOI: 10.1016/j.jas.2025.106426