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Multivariate analysis of Raman spectra applied to microbiology: Discrimination of microorganisms at the species level

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Author(s): P. Mobili | A. Londero | G. De Antoni | A. Gom z Zavaglia | C. Araujo Andrade | H. vila Donoso | R. Ivanov Tzonchev | I. Moreno | C. Frausto Reyes

Journal: Revista Mexicana de Física
ISSN 0035-001X

Volume: 56;
Issue: 5;
Start page: 378;
Date: 2010;
Original page

ABSTRACT
En el presente trabajo, se describe el uso de los métodos multivariantes tales como: análisis de componentes principales (PCA) y de análisis discriminante por mínimos cuadrados parciales (PLS-DA), para el análisis e interpretación de espectros Raman, colectados de un grupo de microorganismos pertenecientes a diferentes especies. El principal objetivo de este estudio fue, sentar las bases para el desarrollo de una metodología experimental y de análisis, que permitan la discriminación y clasificación de microorganismos a nivel de especie de una forma rápida y libre de agentes reactivos. Los espectros Raman de los microorganismos, fueron colectados para su análisis en el rango de los 2000 a los 200 cm-1. Sin embargo, los resultados obtenidos mediante PCA, mostraron que la región comprendida de los 1700 a los 1500cm-1, provee información química, bioquímica y estructural, estrechamente relacionada con la especie de los microorganismos analizados en este estudio, lo cual permite su discriminación. Adicionalmente, como una primera aproximación y para evaluar la capacidad de los métodos multivariantes en la clasificación taxonómica de microorganismos, la información contenida en los espectros Raman fue utilizada para calibrar un modelo mediante PLS-DA, posteriormente validado mediante el método (LOOCV). Los resultados obtenidos por la metodología empleada, muestran una clasificación aceptable en términos de la especie para las cepas analizadas en este estudio. Por otro lado, tomando en cuenta la complejidad de las comunidades de microorganismos y los métodos experimentales actuales para su identificación, discriminación y clasificación, la versatilidad y características no-destructivas de la espectroscopia Raman, así como la capacidad de los métodos multivariantes para el análisis de datos espectrales, podemos concluir que la conjunción de ambas técnicas, representa una herramienta con un gran potencial para la discriminación y clasificación de este tipo de muestras biológicas.
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