Automated identification of pesticide mixtures via machine learning analysis of TLC-SERS spectra

薄层色谱法 农药残留 杀虫剂 环境分析 色谱法 人工智能 化学 生物系统 模式识别(心理学) 计算机科学 农学 生物
作者
Guoqiang Fang,Wuliji Hasi,Xiang Lin,Siqingaowa Han
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:474: 134814-134814 被引量:48
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2024.134814
摘要

Identification of components in pesticide mixtures has been a major challenge in spectral analysis. In this paper, we assembled monolayer Ag nanoparticles on Thin-layer chromatography (TLC) plates to prepare TLC-Ag substrates with mixture separation and surface-enhanced Raman scattering (SERS) detection. Spectral scans were performed along the longitudinal direction of the TLC-Ag substrate to generate SERS spectra of all target analytes on the TLC plate. Convolutional neural network classification and spectral angle similarity machine learning algorithms were used to identify pesticide information from the TLC-SERS spectra. It was shown that the proposed automated spectral analysis method successfully classified five categories, including four pesticides (thiram, triadimefon, benzimidazole, thiamethoxam) as well as a blank TLC-Ag data control. The location of each pesticide on the TLC plate was determined by the intersection of the information curves of the two algorithms with 100 % accuracy. Therefore, this method is expected to help regulators understand the residues of mixed pesticides in agricultural products and reduce the potential risk of agricultural products to human health and the environment.
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