Аналіз основних біополімерів і мікроелементів у надземній масі Paulownia tomentosa
DOI:
https://doi.org/10.47414/be.2026.No1.pp3-9Ключові слова:
Paulownia tomentosa, біомаса, суха речовина, біополімери, целюлоза, геміцелюлоза, лігнін, мікроелементиАнотація
Мета. Визначити вміст основних біополімерів і мікроелементів у листках і стеблах Paulownia tomentosa для оцінки їх хімічного складу та потенціалу використання як сировини для біоенергетики. Методи. Дослідження проводили у 2019–2024 рр. на Ялтушківській ДСС ІБКіЦБ НААН (Вінницька обл.). Об’єктом дослідження слугували насадження павловнії повстистої, закладені у 2018 році. Дослідження проводили на сірих лісових легкосуглинкових ґрунтах із вмістом гумусу 1,86%. Аналіз біохімічних показників здійснювався у динаміці вегетаційного періоду (червень, липень, серпень) для рослин різного віку, де за контроль було обрано однорічні екземпляри. Визначення технологічних параметрів біомаси (суха речовина, зольність, вміст целюлози, геміцелюлози, лігніну та мікроелементів) проводилося за загальноприйнятими методиками та стандартами для біоенергетичних культур. Результати. Встановлено, що вміст сухої речовини у листках коливався в межах 36,6–56,6%, у стеблах – 45,5–65,0% із тенденцією до зростання впродовж вегетації. Зольність була вищою у листках (5,1–6,5%) порівняно зі стеблами (1,3–2,2%). Вміст целюлози зростав із віком рослин і становив у листках 27,1–34,0%, у стеблах – 37,2–42,0%. Геміцелюлоза накопичувалась у межах 4,9–6,0% у листках і 10,1–11,8% у стеблах. Вміст лігніну також зростав: у листках – від 9,0 до 10,35%, у стеблах – від 14,0 до 14,5%. Концентрації хлору та сірки були незначними й становили відповідно 0,012–0,015% і 0,04–0,08%, причому їх вміст був дещо вищим у листках. Висновки. Біомаса Paulownia tomentosa характеризується високим вмістом структурних біополімерів і низькою концентрацією потенційно небажаних елементів (Cl, S), що є позитивним для використання у біоенергетиці. Стебла містять більше целюлози, геміцелюлози та лігніну, тоді як листки характеризуються вищою зольністю та вмістом мікроелементів. З віком рослин спостерігається зростання основних компонентів клітинної стінки, що свідчить про підвищення якості сировини. Отримані результати можуть бути використані для обґрунтування оптимальних строків заготівлі та напрямів переробки біомаси павловнії як перспективної енергетичної культури.
Посилання
Lugli, L., Mezzalira, G., Lambardi, M., Zhang, H., & La Porta, N. (2023). Paulownia spp.: A bibliometric trend analysis of a global multi-use tree. Horticulturae, 9(12), Article 1352. https://doi.org/10.3390/horticulturae9121352
Dżugan, M., Miłek, M., Grabek-Lejko, D., Hęclik, J., Jacek, B., & Litwińczuk, W. (2021). Antioxidant activity, polyphenolic profiles and antibacterial properties of leaf extract of various Paulownia spp. clones. Agronomy, 11(10), Article 2001. https://doi.org/10.3390/agronomy11102001
Jakubowski, M. (2022). Cultivation potential and uses of Paulownia wood: A review. Forests, 13(5), Article 668. https://doi.org/10.3390/f13050668
Özelçam, H., İpçak, H. H., Özüretmen, S., & Canbolat, Ö. (2021). Feed value of dried and ensiled paulownia (Paulownia spp.) leaves and their relationship to rumen fermentation, in vitro digestibility, and gas production characteristics. Revista Brasileira de Zootecnia, 50, Article e20210057. https://doi.org/10.37496/rbz5020210057
Rodríguez-Seoane, P., Díaz-Reinoso, B., Moure, A., & Domínguez, H. (2020). Potential of Paulownia sp. for biorefinery. Industrial Crops and Products, 155, Article 112739. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112739
Roik, M. V., Sinchenko, V. M., Nurmukhammedov, A. K., Hanzhenko, O. M., & Humentyk, M. Ya. (2021). Application of bioenergy crops for bioplastic production. Bioenergy, 2, 13–15. https://doi.org/10.47414/be.2.2021.244101
Sławińska, N., Zając, J., & Olas, B. (2023). Paulownia organs as interesting new sources of bioactive compounds. International Journal of Molecular Sciences, 24(2), Article 1676. https://doi.org/10.3390/ijms24021676
Bodnár, A., Pajor, F., Steier, J., Kispál, T., & Póti, P. (2014). Nutritive value of paulownia (Paulownia spp.) hybrid tree leaves. Hungarian Agricultural Research, 23(4), 27–32.
Iesipov, O., Polyashenko, S., & Sorokin, S. (2023). Paulownia as a renewable energy source. Modern Engineering and Innovative Technologies, (25-01), 48–53.
Yang, J. C., Ho, C. K., Chen, Z. Z., & Chang, S. H. (1996). Paulownia × taiwaniana (Taiwan Paulownia). In Y. P. S. Bajaj (Ed.), Trees IV. Biotechnology in Agriculture and Forestry (Vol. 35, pp. 251–268). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-10617-4_16
Zhang, Y., Qiao, Z., Li, J., & Bertaccini, A. (2024). Paulownia witches’ broom disease: A comprehensive review. Microorganisms, 12(5), Article 885. https://doi.org/10.3390/microorganisms12050885
Ghazzawy, H. S., Bakr, A., Mansour, A. T., & Ashour, M. (2024). Paulownia trees as a sustainable solution for CO2 mitigation: Assessing progress toward 2050 climate goals. Frontiers in Environmental Science, 12, Article 1307840. https://doi.org/10.3389/fenvs.2024.1307840
San José, M., Cernadas, M., & Corredoira, E. (2014). Histology of the regeneration of Paulownia tomentosa (Paulowniaceae) by organogenesis. Revista de Biología Tropical, 62(2), 809–812.
El-Refiae, N. M., Ayyat, M. S., Mahmoud, H. K., & Naiel, M. A. (2024). The effects of Paulownia leaf extract dietary administration on growth, redox status, immune responses, and modulate intestinal microbial content in Nile tilapia. Aquaculture International, 32(2), 1857–1877. https://doi.org/10.1007/s10499-023-01247-9
Denysenko, A., Yatsenko, S., & Cheriopkina, R. (2021). Paulownia for the pulp and paper industry. Materials of the International Scientific and Practical Conference "Ecology. Man. Society" (pp. 153–156).
Li, P., & Oda, J. (2007). Flame retardancy of Paulownia wood and its mechanism. Journal of Materials Science, 42, 8544–8550. https://doi.org/10.1007/s10853-007-1781-9
Kumar, R., Pandey, K. K., Chandrashekar, N., & Mohan, S. (2010). Effect of tree-age on calorific value and other fuel properties of Eucalyptus hybrid. Journal of Forestry Research, 21, 514–516. https://doi.org/10.1007/s11676-010-0108-x
Ipekci, Z., Altinkut, A., Kazan, K., Bajrovic, K., & Gozukirmizi, N. (2001). High frequency plant regeneration from nodal explants of Paulownia elongata. Plant Biology, 3(2), 113–115. https://doi.org/ 10.1055/s-2001-12903
Janjić, Z., & Janjić, M. (2019). Paulownia, characteristics and perspectives of its exploitation. Innovation in Woodworking Industry and Engineering Design, 8(2), 34–41.
ASTM International. (1996). Standard test method for acid-insoluble lignin in wood and pulp (ASTM D1106-96). https://doi.org/10.1520/D1106-96
Technical Association of the Pulp and Paper Industry. (1999). Alpha-, beta- and gamma-cellulose in pulp (TAPPI T203 cm-99).
Technical Association of the Pulp and Paper Industry. (2002). Acid-insoluble lignin in wood and pulp (TAPPI T222 om-02).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
"Біоенергетика" дотримується авторських прав та дозволів CREATIVE COMMONS для журналів із відкритим доступом.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- автори лишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License, яка дає змогу іншим особам вільно поширювати опубліковане дослідження з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі;
- автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи такою, якою її було опубліковано цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
