Simultaneous quantitative analysis of Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Salmonella typhimurium using surface-enhanced Raman spectroscopy coupled with partial least squares regression and artificial neural networks

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作者
Yuwen Zhao,Zeshuai Zhang,Ying Ning,Peiqi Miao,Zheng Li,Haixia Wang
出处
期刊:Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy [Elsevier BV]
卷期号:293: 122510-122510 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.saa.2023.122510
摘要

Simultaneous detection of mixed bacteria accurately and sensitively is a major challenge in microbial quality control field. In this study, we proposed a label-free SERS technique coupled with partial least squares regression (PLSR) and artificial neural networks (ANNs) for quantitative analysis of Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Salmonella typhimurium simultaneously. SERS-active and reproducible Raman spectra can be acquired directly upon the bacteria and Au@Ag@SiO2 nanoparticle composites on the surface of gold foil substrates. After applying different preprocessing models, SERS-PLSR and SERS-ANNs quantitative analysis models were developed to map SERS spectra of concentrations of the Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Salmonella typhimurium, respectively. Both models achieved high prediction accuracy and low prediction error, while the performance of SERS-ANNs model in both quality of fit (R2 > 0.95) and accuracy of predictions (RMSE < 0.06) was superior to SERS-PLSR model. Therefore, it is feasible to develop simultaneous quantitative analysis of mixed pathogenic bacteria by proposed SERS methodology.
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