vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2023-13-2-220-227LDTIECvuzbiochemi-1016Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯPHYSICOCHEMICAL BIOLOGYНеорганические компоненты стеблей подсолнечникаInorganic compounds of sunflower stemshttps://orcid.org/0000-0001-7179-2736КовеховаА. В.KovekhovaA. V.

Ковехова Анна Васильевна - кандидат химических наук, доцент, Дальневосточный федеральный университет; научный сотрудник, Институт химии ДВО РАН.

690922, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10; 690022, Владивосток, пр-т 100-летия Владивостока, 159

Anna V. Kovekhova - Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor, Far Eastern Federal University; Researcher, Institute of Chemistry FEB RAS.

10, Ajax Bay, Russky Island, Vladivostok, 690922; 159, Stoletiya Vladivostoka Ave., Vladivostok, 690022

kovekhova.av@dvfu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8001-4370АрефьеваО. Д.ArefievaO. D.

Арефьева Ольга Дмитриевна - доктор химических наук, доцент, Дальневосточный федеральный университет; научный сотрудник, Институт химии ДВО РАН.

690922, Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10; 690022, Владивосток, пр-т 100-летия Владивостока, 159

Olga D. Arefieva - Cand. Sci. (Pedagogy), Associate Professor, Far Eastern Federal University; Researcher, Institute of Chemistry FEB RAS.

10, Ajax Bay, Russky Island, Vladivostok, 690922; 159, Stoletiya Vladivostoka Ave., Vladivostok, 690022

arefeva.od@dvfu.ruhttps://orcid.org/0009-0003-5301-9119ЗемнуховаЛ. А.ZemnukhovaL. A.

Земнухова Людмила Алексеевна - доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории химии редких металлов, Институт химии ДВО РАН.

690022, Владивосток, пр-т 100-летия Владивостока, 159

Liudmila A. Zemnukhova - Dr. Sci. (Chemistry), Professor, Chief Researcher, Laboratory of Chemistry of Rare Metals, Institute of Chemistry FEB RAS.

159, Stoletiya Vladivostoka Ave., Vladivostok, 690022

zemnukhova@ich.dvo.ruhttps://orcid.org/0009-0005-3950-4892СамохинаД. А.SamokhinaD. A.

Самохина Дарья Александровна – магистрант.

690922, Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10

Daria A. Samokhina - Master Student.

10, Ajax Bay, Russky Island, Vladivostok, 690922

samokhina.da@students.dvfu.ruИнститут химии ДВО РАН; Дальневосточный федеральный университетРоссияInstitute of Chemistry Far-Eastern Branch, Russian Academy of Sciences; Far Eastern Federal UniversityRussian FederationИнститут химии ДВО РАНРоссияInstitute of Chemistry Far-Eastern Branch, Russian Academy of SciencesRussian FederationДальневосточный федеральный университетРоссияFar Eastern Federal UniversityRussian Federation202302072023132220227Copyright © Ковехова А.В., Арефьева О.Д., Земнухова Л.А., Самохина Д.А., 20232023Ковехова А.В., Арефьева О.Д., Земнухова Л.А., Самохина Д.А.Kovekhova A.V., Arefieva O.D., Zemnukhova L.A., Samokhina D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/1016

В работе представлены результаты изучения неорганических компонентов стеблей подсолнечника. Были исследованы экстракты, полученные при различных значениях рН среды, и образцы золы до и после обработки стеблей водой, кислотой и щелочью. Установлено, что природа экстрагента оказывает незначительное влияние на выход экстрактивных веществ из измельченных стеблей. По данным атомно-абсорбционного анализа, основными ионами в экстрактах, полученных в разных средах, являются ионы калия, кальция, магния и натрия. Массовая доля золы после обработки стеблей растворами при разных значениях рН изменяется от 0,5 до 5,2%. Наименьшим выходом золы характеризуется образец стеблей после экстракции кислотой. По данным энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии, во всех образцах золы содержатся преимущественно соединения К, Са, Mg и Р. Также в работе были исследованы зольные компоненты сердцевины и внешней части стебля в сравнении с исходным образцом. Зольность сердцевины стебля (9,3%) выше, чем внешней оболочки (7,4%). Результаты ИК-спектроскопии показали, что характер расщепления полос в ИК-спектрах образцов золы практически не зависит от части стебля и предварительной обработки сырья при разных значениях рН. В ИК-спектрах золы стебля наблюдаются полосы поглощения, характерные для карбонатов и силикатов. По данным рентгенофазового анализа, изученные образцы золы находятся в кристаллическом состоянии.

This paper presents the results of studying the inorganic components of sunflower stems. The test objects are the extracts obtained at different pH values of the medium and ash samples before and after treatment of stems with water, acid, and alkali. The results show that the nature of the extractant has a negligible effect on the yield of extractive substances from the crushed stems. According to atomic absorption analysis, the main ions in extracts obtained in different media are potassium, calcium, magnesium, and sodium ions. The mass fraction of ash after treatment of stems with solutions at different pH values varies from 0.5 to 5.2%. The lowest ash yield is characterized by a sample of stems after acid extraction. According to energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy, all ash samples contain mainly K, Ca, Mg, and P compounds. The ash components of the core and outer part of the stem were also studied in comparison with the original sample. The ash content of the stem core (9.3%) is higher than that of the outer shell (7.4%). The IR spectroscopy shows that the nature of band splitting in the IR spectra of the ash samples practically does not depend on the stem part and the pretreatment of raw materials at different pH values. Absorption bands characteristic of carbonates and silicates are observed in the IR spectra of the stem ash. According to X-ray diffraction analysis, the studied ash samples are in a crystalline state.

стебли подсолнечникастебли топинамбуразолаэкстрактивные веществанеорганические компонентыsunflower stemsJerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) stemsashextractive substancesinorganic componentsИсследование выполнено в рамках государственного задания Института химии ДВО РАН (проект № FWFN(0205)-2022-0002, тема 2, раздел 5)The study was carried out within the framework of the state task of the Institute of Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences (project no. FWFN(0205)-2022-0002, topic 2, section 5)ReferencesВасильев Д.С. Подсолнечник. М.: Агропромиздат, 1990. 173 с.Vasil’ev D.S. Sunflower. Moscow: Agropromizdat, 1990. 173 p. (In Russian).Забарный Г.Н., Клюс С.В., Довженко Д.С. Использование растительных отходов для производства энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2011. N 8. С. 100–106.Zabarnyi G.N., Klyus S.V., Dovzhenko D.S. Utilizing plant residues for energy generation. Al’ternativnaya energetika i ekologiya = International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. 2011;(8):100-106. (In Russian).Зубко В.Н., Соколик С.П. Анализ технологий и технических средств для использования отходов производства подсолнечника в качестве биотоплива // Инженерия природопользования. 2017. N 1. С. 6–10.Zubko V.M., Sokolik S.P. Analysis of technologies and equipment for use of sunflower waste as biofuel. Inzheneriya prirodopol’zovaniya = Engineering of Nature Management. 2017;(1):6-10. (In Russian).Brazil O.A., Vilanova-Neta J.L., Silva N.O., Vieira I.M.M., Lima Á.S., Ruzene D.S., et al. Integral use of lignocellulosic residues from different sunflower accessions: analysis of the production potential for biofuels // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 221. P. 430– 438. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.274.Brazil O.A., Vilanova-Neta J.L., Silva N.O., Vie- ira I.M.M., Lima Á.S., Ruzene D.S., et al. Integral use of lignocellulosic residues from different sunflower accessions: analysis of the production potential for biofuels. Journal of Cleaner Production. 2019;221:430-438. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.274.Xu M., Qi M., Goff H.D., Cui S.W. Polysaccharides from sunflower stalk pith: chemical, structural and functional characterization // Food Hydrocolloids. 2020. Vol. 100. P. 105082. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.04.053.Xu M., Qi M., Goff H.D., Cui S.W. Polysaccharides from sunflower stalk pith: chemical, structural and functional characterization. Food Hydrocolloids. 2020;100:105082. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.04.053.Типсина Н.Н., Комарова О.Ю., Струпан Е.А. Технологические особенности пектиносодержащего сырья // Вестник КРАСГАУ. 2008. N 1. С. 253–259.Tipsina N.N., Komarova O.Yu., Strupan E.A. Technological features of pectin-containing raw materials. Vestnik KRASGAU = Bulletin of KSAU. 2008;(1):253259. (In Russian).Caparros S., Ariza J., Lopez F., Nacimiento J.A., Garrote G., Jiménez L. Hydrothermal treatment and ethanol pulping of sunflower stalks // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99, no. 5. P. 1368–1372. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.01.045.Caparros S., Ariza J., Lopez F., Nacimiento J.A., Garrote G., Jiménez L. Hydrothermal treatment and ethanol pulping of sunflower stalks. Bioresource Technology. 2008;99(5):1368-1372. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.01.045.Astanakulov K.D., Karshiev F.U., Tursunov S.C., Gapparov S.H. The use of sunflower stalks as animal feed // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. 2019. Vol. 6, no. 12. P. 11992–11994.Astanakulov K.D., Karshiev F.U., Tursu- nov S.C., Gapparov S.H. The use of sunflower stalks as animal feed. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. 2019;6(12):11992-11994.Nargotra P., Sharma V., Gupta M., Kour S., Bajaj B.K. Application of ionic liquid and alkali pretreatment for enhancing saccharification of sunflower stalk biomass for potential biofuel-ethanol production // Bioresource Technology. 2018. Vol. 267. P. 560–568. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.07.070.Nargotra P., Sharma V., Gupta M., Kour S., Ba- jaj B.K. Application of ionic liquid and alkali pretreatment for enhancing saccharification of sunflower stalk biomass for potential biofuel-ethanol production. Bioresource Technology. 2018;267:560-568. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.07.070.Manmai N., Unpaprom Y., Ramaraj R. Bioethanol production from sunflower stalk: application of chemical and biological pretreatments by response surface methodology (RSM) // Biomass Conversion and Biorefinery. 2021. N 11. P. 1759–1773. https://doi.org/10.1007/s13399-020-00602-7.Manmai N., Unpaprom Y., Ramaraj R. Bioethanol production from sunflower stalk: application of chemical and biological pretreatments by response surface methodology (RSM). Biomass Conversion and Biorefinery. 2021;(11):1759-1773. https://doi.org/10.1007/s13399-020-00602-7.Brouard Y., Belayachi N., Hoxha D., Ranganathan N., Méo S. Mechanical and hygrothermal behavior of clay – Sunflower (Helianthus annuus) and rape straw (Brassica napus) plaster bio-composites for building insulation // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 161. P. 196–207. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.140.Brouard Y., Belayachi N., Hoxha D., Ranganathan N., Méo S. Mechanical and hygrothermal behavior of clay – Sunflower (Helianthus annuus) and rape straw (Brassica napus) plaster bio-composites for building insulation. Construction and Building Materials. 2018;161:196-207. https://doi.org/10.1016/j. conbuildmat.2017.11.140.Papadopoulos A.N., Kyzas G.Z., Mitropoulos A.C. Lignocellulosic composites from acetylated sunflower stalks // Applied Sciences. 2019. Vol. 9, no. 4. P. 646. https://doi.org/10.3390/app9040646.Papadopoulos A.N., Kyzas G.Z., Mitropoulos A.C. Lignocellulosic composites from acetylated sunflower stalks. Applied Sciences. 2019;9(4):646. https://doi.org/10.3390/app9040646.Liu F., Xia L., Zhang L., Guo F., Zhang X., Yu Y., et al. Sunflower-stalk-based solar-driven evaporator with a confined 2D water channel and an enclosed thermal-insulating cellular structure for stable and efficient steam generation // ACS Applied Materials & Interfaces. 2021. Vol. 13, no. 46. P. 55299–55306. https://doi.org/10.1021/acsami.1c20747.Liu F., Xia L., Zhang L., Guo F., Zhang X., Yu Y., et al. Sunflower-stalk-based solar-driven evaporator with a confined 2D water channel and an enclosed thermal-insulating cellular structure for stable and efficient steam generation. ACS Applied Materials & Interfaces. 2021;13(46):55299-55306. https://doi.org/10.1021/acsami.1c20747.Su X., Hao D., Sun M., Wei T., Xu D., Ai X., et al. Nature sunflower stalk pith with zwitterionic hydrogel coating for highly efficient and sustainable solar evaporation // Advanced Functional Materials. 2022. Vol. 32, no. 6. P. 2108135. https://doi.org/10.1002/adfm.202108135.Su X., Hao D., Sun M., Wei T., Xu D., Ai X., et al. Nature sunflower stalk pith with zwitterionic hydrogel coating for highly efficient and sustainable solar evaporation. Advanced Functional Materials. 2022;32(6):2108135. https://doi.org/10.1002/adfm.202108135.Khajevand M., Azizian S., Jaleh B. A bio-based 3D evaporator nanocomposite for highly efficient solar desalination // Separation and Purification Technology. 2022. Vol. 284. P. 120278. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.120278.Khajevand M., Azizian S., Jaleh B. A bio-based 3D evaporator nanocomposite for highly efficient solar desalination. Separation and Purification Technology. 2022;284:120278. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.120278.Свергузова С.В., Локтинова Е.В. Влияние щелочной обработки на сорбционные свойства биомассы подсолнечника // Рациональное использование природных ресурсов и переработка техногенного сырья: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, химия и биотехнологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (г. Алушта – Белгород, 01–05 июня 2020 г.). Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2020. С. 169–172.Sverguzova S.V., Loktinova E.V. Effect of alkaline treatment on the sorption properties of sunflower biomass. In: Ratsional’noe ispol’zovanie prirodnykh resursov i pererabotka tekhnogennogo syr’ya: fundamental’nye problemy nauki, materialovedenie, khimiya i biotekhnologii: materialy Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii = Rational use of natural resources and processing of technogenic raw materials: fundamental problems of science, materials science, chemistry and biotechnology: materials of the International Scientific and Technical Conference. 01–05 June 2020, Alushta – Belgorod. Belgorod: Belgorodskii gosudarstvennyi tekhnologicheskii universitet im. V.G. Shukhova; 2020, p. 169-172. (In Russian).Sun G., Xu X. Sunflower stalks as adsorbents for color removal from textile wastewater // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1997. Vol. 36, no. 3. P. 808–812. https://doi.org/10.1021/ie9603833.Sun G., Xu X. Sunflower stalks as adsorbents for color removal from textile wastewater. Industrial & Engineering Chemistry Research. 1997;36(3):808-812. https://doi.org/10.1021/ie9603833.Jalali M., Aboulghazi F. Sunflower stalk, an agricultural waste, as an adsorbent for the removal of lead and cadmium from aqueous solutions // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2013. Vol. 15. P. 548– 555. https://doi.org/10.1007/s10163-012-0096-3.Jalali M., Aboulghazi F. Sunflower stalk, an agricultural waste, as an adsorbent for the removal of lead and cadmium from aqueous solutions. Journal of Material Cycles and Waste Management. 2013;15:548555. https://doi.org/10.1007/s10163-012-0096-3.Jain M., Garg V.K., Kadirvelu K. Chromium(VI) removal from aqueous system using Helianthus annuus (sunflower) stem waste // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 162, no. 1. P. 365–372. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.05.048.Jain M., Garg V.K., Kadirvelu K. Chromium(VI) removal from aqueous system using Helianthus annuus (sunflower) stem waste. Journal of Hazardous Materials. 2009;162(1):365-372. https://doi.org/10.1016/j. jhazmat.2008.05.048.Feizi M., Jalali M. Removal of heavy metals from aqueous solutions using sunflower, potato, canola and walnut shell residues // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2015. Vol. 54. P. 125–136. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2015.03.027.Feizi M., Jalali M. Removal of heavy metals from aqueous solutions using sunflower, potato, canola and walnut shell residues. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2015;54:125-136. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2015.03.027.Khosrowshahi E.M., Razmi H. Application of sunflower stalk-carbon nitride nanosheets as a green sorbent in the solid // Journal of Separation Science. 2018. Vol. 41, no. 9. P. 2020–2028. https://doi.org/10.1002/jssc.201701248.Khosrowshahi E.M., Razmi H. Application of sunflower stalk-carbon nitride nanosheets as a green sorbent in the solid. Journal of Separation Science. 2018;41(9):2020-2028. https://doi.org/10.1002/jssc.201701248.Ковехова А.В., Арефьева О.Д., Диденко Н.А., Земнухова Л.А. Состав неорганических компонентов стеблей топинамбура // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021. Т. 11. N 2. С. 299–309. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-2-299-309.Kovekhova A.V., Arefieva O.D., Didenko N.A., Zemnukhova L.A. Composition of inorganic components in Helianthus tuberosus stems. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2021;11(2):299-309. (In Russian). https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-2-299-309.Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: Изд-во Московского университета, 1977. 174 с.Plyusnina I.I. Infrared spectra of minerals. Moscow: Izd-vo Moskovskogo universiteta; 1977. 174 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.