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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4639-6429
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2026-07-29
Title: Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier modo de reflexão total atenuada (ATR-FTIR) como plataforma para detecção de Salmonella Typhimurium
Alternate title (s): Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectroscopy associated to artificial intelligence can be an alternative to detect Salmonella Typhimurium
Author: Nunes, Pedro Lucas Figueiredo
First Advisor: Fonseca, Belchiolina Beatriz
First coorientator: Santos, Fabiana de Almeida Araújo
First member of the Committee: Rezende, Emília
Second member of the Committee: Ladir, Érica Crosara
Summary: A Salmonella é um patógeno responsável por causar diversas doenças transmitidas por alimentos. Esta pesquisa integra a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (ATR-FTIR) com inteligência artificial (IA) para identificar Salmonella Typhimurium (ST). Espectros de infravermelho (IR) foram coletados a partir de cinco sorotipos de Salmonella: ST, S. Gallinarum (SG), S. Enteritidis (SE), S. Heidelberg (SH) e S. Dublin (SD). O conjunto de dados foi dividido aleatoriamente em 155 amostras para treinamento e 120 amostras para validação externa, a fim de desenvolver um banco de dados abrangente sobre Salmonella. Os modelos de aprendizado de máquina que demonstraram desempenho preditivo superior incluíram Random Forest, Máquinas de Vetores de Suporte (SVM) e Redes Neurais. O modelo Random Forest alcançou uma precisão notável de 100,00% durante a validação cruzada e 98,33% na validação externa. O estudo identificou o Random Forest para validação externa (sensibilidade: 100,00%, especificidade: 98,00%, AUC: 99,5%) e o SVM (sensibilidade: 100,00%, especificidade: 96,00%, AUC: 98,5%) como os modelos mais eficazes para distinguir ST de outros sorotipos de Salmonella. Os resultados ressaltam que a combinação de ATR-FTIR com aprendizado de máquina oferece uma abordagem diagnóstica rápida, econômica e aplicável in loco, apresentando um grande potencial para a detecção de Salmonella.
Abstract: Salmonella is a significant pathogen implicated in numerous foodborne diseases. This research integrates attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) with artificial intelligence (AI) to identify Salmonella Typhimurium (ST). Infrared (IR) spectra were collected from five Salmonella serotypes: ST, S. Gallinarum (SG), S. Enteritidis (SE), S. Heidelberg (SH), and S. Dublin (SD). The dataset was split randomly into 155 samples for training and 120 samples for external validation to develop a comprehensive Salmonella database. The machine learning models demonstrating superior predictive performance included Random Forest, Support Vector Machine (SVM), and Neural Network. Random Forest achieved a remarkable accuracy of 100.00% during cross-validation and 98.33% in external validation. The study identified Random Forest for external validation (sensitivity: 100.00%, specificity: 98.00%, AUC: 99.5%) and SVM (sensitivity: 100.00%, specificity: 96.00%, AUC: 98.5%) as the most effective models for distinguishing ST from other Salmonella serotypes. The findings underscore that combining ATR-FTIR with machine learning offers a rapid, cost-effective, and on-site applicable diagnostic approach, presenting substantial promise for Salmonella detection.
Keywords: ATR-FTIR
ATR-FTIR
Salmonella Typhimurium
Salmonella Typhimurium
Análise de Componentes Principais
Principal Component Analysis
Inteligência Artificial
Artificial Intelligence
Aprendizado de Máquina
Machine Learning
Diagnóstico
Diagnostic
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::GENETICA::GENETICA MOLECULAR E DE MICROORGANISMOS
Subject: Genética
Inteligência artificial
Salmonela
Alimentos - Contaminação
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Genética e Bioquímica
Quote: NUNES, Pedro Lucas Figueiredo. Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier modo de reflexão total atenuada (ATR-FTIR) como plataforma para detecção de Salmonella Typhimurium. 2024. 58 f. Dissertação (Mestrado em Genética) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5196.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.5196
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43889
Date of defense: 29-Jul-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Genética e Bioquímica

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