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Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) with subsequent chemometric evaluation was performed for the rapid and non-destructive differentiation of seven important meat-associated microorganisms, namely Brochothrix thermosphacta DSM 20171, Pseudomonas fluorescens DSM 4358, Salmonella enterica subsp. enterica sv. Enteritidis DSM 14221, Listeria monocytogenes DSM 19094, Micrococcus luteus DSM 20030, Escherichia coli HB101 and Bacillus thuringiensis sv. israelensis DSM 5724. A simple method for collecting spectra from commercial paper-based SERS substrates without any laborious pre-treatments was used. In order to prepare the spectroscopic data for classification at genera level with a subsequent chemometric evaluation consisting of principal component analysis and discriminant analysis, a pre-processing method with spike correction and sum normalisation was performed. Because of the spike correction rather than exclusion, and therefore the use of a balanced data set, the multivariate analysis of the data is significantly resilient and meaningful. The analysis showed that the differentiation of meat-associated microorganisms and thereby the detection of important meat-related pathogenic bacteria was successful on genera level and a cross-validation as well as a classification of ungrouped data showed promising results, with 99.5 % and 97.5 %, respectively.
Detection of triacetone triperoxide using temperature cycled metal-oxide semiconductor gas sensors
(2015)
Unkonventionelle Spreng- und Brandvorrichtungen sind Bedrohungen in den weltweiten Konfliktherden und werden bei terroristischen Aktivitäten verwendet. Der Schutz von Menschen und Material erfordert daher effektive Gegenmaßnahmen. Dazu gehört auch die Anforderung an Sicherheitskräfte oder militärisches Personal, unbekannte Substanzfunde mit geringem zeitlichem und logistischem Aufwand vor Ort als gefährdend oder unkritisch einzustufen. Um Explosivstoffe von nicht-explosiven Materialien zu unterscheiden, kann die bei Explosivstoffen initiierbare, stark exotherme Reaktion genutzt werden. Diese resultiert in Strahlungsemissionen sowie in lokaler Druck- und Temperaturerhöhung. Die Messung dieser Reaktionseffekte und die Anforderung an eine mobile, einfach zu bedienende und robuste Analytik werden durch ein System ermöglicht, das Proben im einstelligen mg-Bereich durch schnelles Erhitzen auf mikrostrukturierten Heizern zum chemischen Umsatz anregt. Die emittierte Strahlung wird mit Photodioden im Bereich des sichtbaren und nah-infraroten Lichts aufgenommen, ein Sensor registriert die Druckerhöhung in einer geschlossenen Versuchskammer. In einem zweiten Aufbau werden die gasförmigen Reaktionsprodukte über ein Sensorarray von vier kommerziellen Gassensoren geleitet und die Signalantworten der Halbleitergassensoren mittels Hauptkomponentenanalyse ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die schnelle thermische Aktivierung für die untersuchten primären Explosivstoffe, Treibladungspulver, sowie Trinitrotoluol (TNT) reproduzierbar erfolgt. Nicht-Explosivstoffe werden dabei im untersuchten Umfang sicher als unkritisch erkannt. Die Auswertung der Gassensorsignale liefert eine Unterscheidung von Nitrat- und Peroxid-basierten Sprengstoffen sowie von nicht-explosiven Substanzen.