EA-IRMS: Tracking human and animal dietary habits using isotope fingerprints recorded in bone collagen

Význam tématu

Analýza stabilních izotopů uhlíku (δ13C), dusíku (δ15N) a síry (δ34S) v kolagenu kostí poskytuje spolehlivou stopu o potravních zdrojích živočichů i lidí. Tyto izotopy odrážejí složení proteinové složky stravy a zároveň mohou indikovat geografický původ a environmentální podmínky související s geologií a klimatem.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout efektivní metodu pro současné stanovení δ13C, δ15N a δ34S z malého množství kolagenu (~1 mg), čímž se zvýší provozní kapacita, sníží spotřeba materiálu a náklady.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky kolagenu (1 mg) byly vtinuty do tinových kapslí a analyzovány na systému EA IsoLink IRMS s MAS Plus autosamplerem a detekcí v DELTA V IRMS přes ConFlo IV.

• Spalovací reaktor (1020 °C) s oxidátorem (tungstic anhydride) a reduktorem (měděné dráty)
• GC separace plynů (CO2, N2, SO2) řízenou teplotní rampou
• Přenos plynů do IRMS a kalibrace vůči USGS 40, USGS 42, IAEA S1–S3

Analýza trvala méně než 10 minut a vyžádala si cca 1,4 l helia na vzorek.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje vysoké přesnosti (< 0,1 ‰) pro všechny tři izotopové poměry. Hodnoty δ13C a δ15N jasně rozlišují kolagen krávy, člověka a mamuta podle potravních zdrojů (C3/C4 rostliny, mořští živočichové). Variabilita δ34S odráží geografické a environmentální rozdíly, například pobřežní versus terestrická ekosystémová pozadí.

Přínosy a praktické využití metody

• Snížení potřeby materiálu pro δ34S z 10–15 mg na ~1 mg
• Jednotná analýza tří izotopů v jedné dávce
• Nižší provozní náklady a údržba díky sjednocené konfiguraci
• Využití v archeologii, paleodietě, forenzní praxi a ekologii migrací

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření o další izotopické systémy (H, O)
• Integrace s biomolekulárními a genetickými daty pro detailní rekonstrukce
• Monitorování migračních tras zvířat a lidí v environmentálních studiích
• Vývoj kompaktních přenosných zařízení pro field analýzu

Závěr

Simultánní stanovení δ13C, δ15N a δ34S na EA IsoLink IRMS přináší efektivní workflow s vysokou přesností a nízkou spotřebou vzorku. Metoda významně rozšiřuje možnosti paleoarcheologických, forenzních a ekologických studií s nižšími náklady a vyšší propustností.

Reference

1. Nehlich O., Oelze V.M., Jay M., Conrad M., Stäuble H., Teegen W.-R., Richards M.P. Sulfur isotope ratios of multi-period archaeological skeletal remains from central Germany: A dietary study. Anthropologie. LII/1, 15–33 (2014).