https://hdl.handle.net/1884/72037 2026-04-25T19:25:47Z 2026-04-25T19:25:47Z https://hdl.handle.net/1884/101377 2026-03-24T14:16:42Z 2025-01-01T00:00:00Z

PGPTracker : desenvolvimento de uma pipeline bioinformática para predição funcional de promotores de crescimento vegetal Resumo: O microbioma do solo desempenha um papel crucial na agricultura sustentável, oferecendo serviços ecossistêmicos vitais por meio de características de promoção de crescimento vegetal. No entanto, a complexidade de traduzir dados taxonômicos de 16S rRNA em insights funcionais permanece um desafio, frequentemente limitado por ferramentas computacionais que exigem infraestrutura de alto desempenho e pela dificuldade de correlacionar esses dois tipos de dados. Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento do PGPTracker (Plant GrowthPromoter Tracker), uma interface de linha de comando bioinformática projetada para conectar a taxonomia microbiana à funcionalidade potencial. A ferramenta implementa um pipeline em dois estágios: (1) Processamento das sequências do usuário, no qual se utilizam envoltórios de algoritmos estabelecidos do QIIME2 e PICRUSt2 para classificação taxonômica e predição dos KEGG Orthologs (KOs). Em seguida, esses dados são relacionados à PLaBAse. Os resultados desse estágio compreendem duas tabelas de abundância: uma que indica quais PGPTs estão presentes em cada amostra e outra que relaciona quais táxons são responsáveis pela produção de cada PGPT. (2) Análise, em que primeiro se aplica a normalização Centered Log-Ratio (CLR), seguida por testes estatísticos de diversidade funcional, testes de hipótese (por exemplo, Kruskal–Wallis), abordagens de aprendizado de máquina (Random Forest, Boruta) e geração de visualizações integradas. Por fim, uma interface gráfica permite que o usuário explore visualmente como seus dados se relacionam com os PGPTs. A ferramenta foi validada utilizando dados do Earth Microbiome Project (EMP), demonstrando capacidade de processar grandes volumes de dados em hardware de especificações moderadas (64GB RAM, 8 vCPUs). O PGPTracker oferece uma solução acessível e robusta para pesquisadores que desejam correlacionar a composição microbiana com promotores de crescimento vegetal, incluindo análise estratificada que atribui contribuições funcionais a táxons específicos; Abstract: The soil microbiome plays a crucial role in sustainable agriculture, providing vital ecosystem services through plant growth-promoting traits. However, the complexity of translating 16S rRNA taxonomic data into functional insights remains a challenge, often limited by computational tools that require high-performance infrastructure and by the difficulty of correlating these two types of data. This work presents the development of PGPTracker (Plant Growth-Promoter Tracker), a bioinformatics command-line interface designed to connect microbial taxonomy to potential functionality. The tool implements a two-stage pipeline: (1) Processing of user sequences, using wrappers around established QIIME2 and PICRUSt2 algorithms for taxonomic classification and prediction of KEGG Orthologs (KOs), which are then mapped to PLaBAse. The final outputs of this stage are two abundance tables: one indicating which PGPTs are present in each sample, and another showing which taxa are responsible for producing each PGPT. (2) Analysis, in which the Centered Log-Ratio (CLR) normalization is applied, followed by statistical tests of functional diversity, hypothesis testing (for example, Kruskal– Wallis), machine-learning approaches (Random Forest, Boruta), and integrated visualizations. Finally, a graphical interface allows the user to visually explore how their data relates to PGPTs. The tool was validated using data from the Earth Microbiome Project (EMP), demonstrating the ability to process large datasets on moderate hardware (64 GB RAM, 8 vCPUs). PGPTracker provides an accessible and robust solution for researchers aiming to correlate microbial community composition with plant growth-promoting traits, including stratified analysis that assigns functional contributions to specific taxa Orientador: Prof. Dr. Marco Antônio Bacellar Barreiros; Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/101376 2026-03-24T13:31:57Z 2025-01-01T00:00:00Z

Desenvolvimento e validação de método analítico cromatográfico para determinação de alfa e beta ácidos presentes no lúpulo Resumo: O cone de lúpulo é de alto interesse industrial por seus óleos essenciais easresinasmacias. A quantificação de alfa e beta ácidos presentes nas resinas é essencial para produção e controle de qualidade da cerveja. Neste estudo avaliou-se diferentes modos de preparo, redução da quantidade de amostra e o desenvolvimento de uma metodologia alternativa por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) emrelação a oficial fornecida pela EBC (European Brewery Convention). Na metodologia proposta, a fase móvel foi constituída por água deionizada acidificada com ácido acético a 1% e metanol na proporção 10:90 (v/v), com vazãode1ml/min,temperatura da coluna de 40 °C, detecção UV à 314 nm, injeção a 20µl ecoluna C18. O padrão analítico utilizado foi o extrato internacional de calibração (ICE-4), preparado conforme recomendações da EBC. A avaliação da diminuição da quantidade de amostra de 10 para 5 g e de 50% no volume dos solventes de extração foi feita para diminuir custos de análise e passivos ambientais. O preparo das amostras de lúpulo da variedade Comet foi realizado em triplicata, utilizando almofariz, moedor elétrico e nitrogênio líquido. Para a extração dos analito sutilizou-se 20 ml de metanol, 100 ml de éter etílico e 40 ml de ácido clorídrico0,1 M sob agitação em shaker a 20°C por 40 min e repouso na geladeira por 10 min para coletar 2,5 ml do sobrenadante, para depois depositar em um balão de 25ml e preencher com metanol. Em seguida, a solução foi filtrada e transferida em um vial para injeção. Para avaliação da influência da redução da amostra de lúpulo e dos solventes foi repetido o procedimento descrito, utilizando 50% da amostra e dissolventes. A metodologia desenvolvida foi submetida à validação, por meio dos parâmetros de seletividade, linearidade, limite de detecção, limite de quantificação, precisão e exatidão. Os cromatogramas apresentaram picos com boas resoluções e os dados da quantificação foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e Teste de Tukey com 1 e 5% de significância. As quantificações de alfa e beta ácidos na análise de influência de redução de massa e dos solventes apresentaram para 5g, valores de 11,88% e 4,00%, e para 10 g, 11,69% e 3,98% respectivamente. Para os diferentes preparos de amostra empregando almofariz, moedor e nitrogênio líquido, apresentaram 12,59% e 3,97%; 11,61% e 3,64%; 11,88% e 3,79% de alfa e beta ácidos, respectivamente. Conforme a análise estatística não houve variação significativa entre os métodos de preparo, redução da massa, solventes da amostra. A exatidão foi confirmada nos alfa ácidos pela estatística e os beta ácidos apresentaram uma diferença aceitável devido a probabilidade observada (p=0,004) estar próxima ao limite de 0,01 (1% de significância) e os alfa ácidos serem prioritários na quantificação devido a propiciarem majoritamente (80-85%) o amargor acerveja. Ométodo desenvolvido foi validado e se mostrou confiável, reprodutível e adequado para a quantificação de alfa e beta ácidos, oferecendo vantagens de economia de solventes, tempo analítico e redução de custos em comparação ao método oficial; Abstract: The hop cone is of high industrial interest due to its essential oils and soft resins. The quantification of alfa and ß acids present in the resins is essential for beer production and quality control. This study evaluated different preparation methods, the reduction of sample quantity, and the development of an alternative methodology using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) in relation to the official method provided by the European Brewery Convention (EBC). In the proposed methodology, the mobile phase consisted of deionized water acidified with 1% acetic acid and methanol in a 10:90 (v/v) ratio, with a flow rate of 1 ml/min, a column temperature of 40 °C, UV detection at 314 nm, injection volume of 20 µl, and a C18 column. The analytical standard used was the international calibration extract (ICE-4), prepared according to EBC recommendations. The evaluation of decreasing thesamplequantity from 10 to 5 g and a 50% reduction in the volume of extraction solventswasperformed to reduce analysis costs and environmental liabilities. The preparationof Comet variety hop samples was carried out in triplicate, using a mortar and pestle, anelectric coffee grinder, and liquid nitrogen. For the extraction of analytes, 20 ml of methanol, 100 ml of ethyl ether, and 40 ml of 0.1M hydrochloric acid were used under agitation in a shaker at 20 °C for 40 min, followed by rest in the refrigerator for 10 min to collect 2.5 ml of the supernatant, which was then transferred to a 25 ml flask and filled with methanol. Subsequently, the solution was filtered and transferred to a vial for injection. To evaluate the influence of the reduction of hop sample and solvents, the described procedure was repeated, but with 50% of sample and dissolvents. The developed methodology was subjected to validation, by checking the parameters of selectivity, linearity, limit of detection, limit of quantification, precision and accuracy. The chromatograms presented peaks with good resolution, and the quantification data were subjected to analysis of variance (ANOVA) and Tukey's Test with 1 and 5% significance. The quantifications of alfa and beta acids in the analysis of mass and solvent reduction influence showed values of 11,88% and 4,00% for 5 g, and 11,69% and 3,98% for 10 g, respectively. For the different sample preparations employing mortar and pestle, grinder, and liquid nitrogen, the results were 12.59% and 3.97%; 11.61% and 3.64%; 11,88% and 3,79% for alfa and ß acids, respectively. According to the statistical analysis, there was no significant variation among the preparation methods, mass reduction, and sample solvents. Accuracy was statistically confirmed for alpha acids. Regarding beta acids, the observed difference was deemed acceptable given the obtained p-value (p=0.004) approaches the 0.01 threshold (1% significance level). Furthermore, alpha acids are prioritized in quantification as they are the major contributors (80-85%) to beer bitterness. The developed method was validated and proved to be reliable, reproducible, and suitable for the quantification of alfa and ß acids, offering advantages in solvent economy and analytical time compared to the official method Orientadora: Prof. Ivonete Rossi Bautitz; Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/101375 2026-03-24T12:47:33Z 2025-01-01T00:00:00Z

Viabilidade de isolados bacterianos sob diferentes métodos de conservação Resumo: A escolha de um método padrão de conservação ou preservação de bactérias deve consider a capacidade de manutenção das características fenotípicas, genotípicas e patogênicas das culturas estocadas. Este trabalho avaliou a viabilidade, a integridade celular e a estabilidade morfológica de 73 isolados bacterianos provenientes de cama de aviário, com ênfase em 11 isolados submetidos a três métodos de preservação: conservação sob óleo mineral, criopreservação a -80 °C com glicerol e liofilização. A viabilidade reprodutiva foi determinada pela contagem de unidades formadoras de colônia (UFC/mL) em diluições seriadas, enquanto a viabilidade estrutural foi analisada pelo teste de exclusão com o corante azul de tripano, usando câmara de Neubauer. Análises complementares incluíram monitoramento temporal do crescimento pós-repicagem, verificação de contaminação por plaqueamento, e avaliação morfológica por coloração de Gram. Todos os isolados preservados sob óleo mineral mantiveram crescimento em meio sólido após 3, 6, 9 e 24 meses, apresentando baixa taxa de contaminação (14–16%), inferior aos valores relatados para culturas fúngicas na literatura. A comparação entre UFC/mL e exclusão celular revelou respostas dependentes da cepa e ausência de concordância direta entre células estruturalmente íntegras e reprodutivamente ativas, comportamento considerado biologicamente esperado. Isolados do mesmo táxon também exibiram desempenhos distintos entre métodos, reforçando que a eficácia da conservação não deve ser generalizada apenas por classificação taxonômica. Conclui-se que o uso de óleo mineral representa uma alternativa viável e de baixo custo para conservação bacteriana em coleções microbiológicas, especialmente quando acompanhado de múltiplos ensaios para confirmar viabilidade e pureza da cultura; Abstract: The choice of a standard method for preserving bacteria must consider its ability to maintain the phenotypic, genotypic, and pathogenic characteristics of the stored cultures. This study evaluated the protection, cell integrity, and morphological stability of 73 bacterial isolates from poultry litter, with emphasis on 11 isolates subjected to three preservation methods: preservation in mineral oil, cryopreservation at -80 °C with glycerol, and lyophilization. Reproductive prediction was determined by the concentration of colony-forming units (CFU/mL) in serial dilutions, while structural prediction was provided by the trypan blue dye exclusion test using a Neubauer chamber. Complementary analyses included temporal monitoring of post-subculturing growth, verification of contamination by plate, and morphological evaluation by Gram staining. All isolates preserved under mineral oil maintained growth on solid medium after 3, 6, 9, and 24 months, showing low contamination rates (14–16%), lower than the values reported for fungal cultures in the literature. Comparison between CFU/mL and cell exclusion revealed strain-dependent responses and a lack of direct concordance between structurally intact and reproductively active cells, a behavior considered biologically expected. Isolates of the same taxon also exhibited distinct performances between methods, reinforcing that the effectiveness of preservation should not be generalized solely by taxonomic classification. It is concluded that the use of mineral oil represents a viable and low-cost alternative for bacterial preservation in microbiological collections, especially when accompanied by multiple assays to confirm the guidelines and purity of the culture Orientador(a): Prof(a). Dr(a). Eliane Cristina Gruszka Vendruscolo; Monografia (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/101374 2026-03-24T12:08:53Z 2025-01-01T00:00:00Z

Bioprospecção de bactérias presentes em lodo biológico gerado no tratamento de efluentes em complexo agroindustrial Resumo: O avanço do agronegócio no Brasil tem promovido o aumento da produtividade dos abatedouros. Contudo, o crescimento dessas atividades intensificou a geração de efluentes industriais ricos em matéria orgânica, exigindo tratamentos adequados para atender à legislação ambiental. Entre as alternativas, destaca-se o sistema de lodo ativado, eficiente na remoção de contaminantes, mas que resulta em significativa produção de lodo biológico, uma biomassa microbiana mais estável, com menor odor e reduzida presença de patógenos. Diante disso, este estudo teve como objetivo a bioprospecção do lodo biológico, que consiste na identificação e exploração de microrganismos, com potenciais aplicações industriais e comerciais. A pesquisa visa transformar esse material, que normalmente seria descartado, em um recurso de valor, promovendo sua utilização de maneira sustentável e desenvolvendo novas soluções biotecnológicas. O material foi coletado e encaminhado aos Laboratório de Química Analítica e Análises Ambientais e Laboratório NEMA da UFPR – Setor Palotina, para realização do isolamento e identificação dos microrganismos. Ao final do processo de isolamento, foram identificadas seis variedades bacterianas com base em suas características morfológicas. No teste de coloração de Gram nos microrganismos isolados todos apresentaram-se como Gram-positivos. Posteriormente, o material genético das bactérias foi encaminhado para sequenciamento genético e os resultados identificaram cincos bactérias: Bacillus pumilus, Bacillus cereus (1 e 2) e Kurthia gibsonii. Pesquisas nesse sentido podem promover o aproveitamento sustentável, por meio da exploração da microbiota, trazendo um possível valor agregado ao resíduo. A investigação bibliográfica demostrou que Bacillus pumilus apresenta uma ampla aplicabilidade, se destacando na produção de enzimas, compostos antifúngicos e antibióticos. Já Bacillus cereus, de acordo com estudos, mostrou-se promissora principalmente na construção civil, contribuindo para redução de fissuras em concretos e, consequentemente para o aumentando sua durabilidade. Por fim, a bactéria Kurthia gibsonii ainda conta com poucos estudos voltados ao seu potencial de aproveitamento. No entanto, tem sido investigada como probiótico para o desenvolvimento vegetal, além de apresentar aplicações relacionadas à produção de enzimas voltadas a degradação da celulose. Podemos concluir, a partir da revisão da literatura, que a Bacillus pumilus foi a espécie que apresentou maior aplicabilidade, destacando-se pela produção de biossurfactantes, uma característica especialmente relevante no cenário atual, pela elevada demanda por derivados de petróleo; Abstract: The advancement of agribusiness in Brazil, the productivity of slaughterhouses has increased significantly. However, the expansion of these activities has intensified the generation of industrial effluents rich in organic matter, requiring appropriate treatment to comply with environmental regulations. Among the treatment alternatives, the activated sludge system stands out for its efficiency in removing contaminants, although it results in significant production of biological sludge — a more stable microbial biomass with reduced odor and a lower presence of pathogens. In this context, the present study aimed to conduct the bioprospecting of biological sludge, which involves the identification and exploration of microorganisms, enzymes, genes, and compounds with potential industrial and commercial applications. The research seeks to transform this material, which would normally be discarded, into a valuable resource, promoting its sustainable use and fostering the development of new biotechnological solutions. The material was collected and sent to the Analytical Chemistry and Environmental Analysis Laboratory and the NEMA Laboratory at UFPR – Palotina Campus, where the isolation and identification of microorganisms were carried out. At the end of the isolation process, six bacterial varieties were identified based on their morphological characteristics. In the Gram staining test, all isolated microorganisms were found to be Gram-positive. Subsequently, the bacterial genetic material was subjected to genetic sequencing, which identified five bacterial species: Bacillus pumilus, Bacillus cereus (1 and 2) and Kurthia gibsonii. Research in this field can promote sustainable utilization through microbiota exploration, potentially adding value to this residue. The literature review revealed that Bacillus pumilus presents wide applicability, standing out in the production of enzymes, antifungal compounds, and antibiotics. Bacillus cereus, according to studies, has shown promising potential in the construction industry, particularly in reducing concrete cracks and consequently increasing its durability. Finally, Kurthia gibsonii has few studies focusing on its potential applications; however, it has been investigated as a plant growth-promoting probiotic and in enzyme production for cellulose degradation. We can conclude, based on the literature review, that Bacillus pumilus was the species with the greatest applicability, standing out for its production of biosurfactants an especially relevant characteristic in the current context of high demand for petroleum-derived products Orientadora: Profa. Dra. Eliane Hermes; Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z