Novel method for rapid identification of Listeria monocytogenes based on metabolomics and deep learning

代谢组学 单核细胞增生李斯特菌 鉴定(生物学) 计算生物学 人工智能 卷积神经网络 计算机科学 生物 生物信息学 细菌 遗传学 生态学
作者
Ying Feng,Zhangkai J. Cheng,Xianhu Wei,Moutong Chen,Jumei Zhang,Youxiong Zhang,Liang Xue,Minling Chen,Fan Li,Yuting Shang,Tingting Liang,Yu Ding,Qingping Wu
出处
期刊:Food Control [Elsevier]
卷期号:139: 109042-109042 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.foodcont.2022.109042
摘要

Metabolomics based on the mass spectrometry approach can serve as a platform to detect pathogens and spoilage microorganisms. However, the accurate quantification of biomarkers with lower molecular weight based on mass spectrometry is generally limited by isotope-labeled standards and complicated protocols, which is not conducive to large-scale applications. Here, we developed a novel method that combined metabolomics with deep learning for the identification of Listeria monocytogenes. A convolutional neural network (CNN) model of these three potential biomarkers for L. monocytogenes was established, with a prediction accuracy of 82.2%. Furthermore, metabolic fingerprints composed of 29 metabolites were obtained using pseudotargeted metabolomics approach, which successfully distinguished six common Listeria species in hierarchical cluster analysis. The binary and multiple classifiers of CNN models were established to identify L. monocytogenes and common pathogens, which prediction accuracies were 96.7% and 96.3%, respectively. This novel method combined pseudotargeted metabolomics with deep learning is a promising powerful tool for pathogen identification and classification.

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