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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43889
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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