Advancing Mycotoxin Control in Agriculture and Animal Husbandry: from Multi-Screening Approaches to Mitigation Strategies in Dairy Sector

This PhD thesis addresses the increasing complexity of mycotoxin contamination within the agri-food system, with a specific focus on the dairy sector. In a context shaped by climate change and globalized supply chains, the occurrence of mycotoxins—including emerging and modified forms—represents a major challenge for food safety and animal health. The main objective of this work was to develop and integrate innovative approaches for monitoring, assessing, and mitigating mycotoxins along the feed and food chain. Advanced analytical methodologies based on multi-screening strategies and high-resolution mass spectrometry (HRMS) were employed, in combination with omics approaches—particularly metabolomics—to achieve a comprehensive characterization of contamination profiles. The results demonstrate that non-targeted analytical strategies enable the simultaneous detection of regulated, emerging, and masked mycotoxins, revealing widespread co-occurrence patterns and a higher level of exposure complexity than previously recognized. In parallel, in vitro and in vivo studies highlighted the subclinical effects of mycotoxins in dairy cattle, showing systemic metabolic alterations even at contamination levels below regulatory limits. Furthermore, the effectiveness of mitigation strategies, including mycotoxin-deactivating agents and improved forage management practices, was evaluated, demonstrating their potential to reduce mycotoxin bioavailability and support animal health. Overall, this work provides an integrated framework combining analytical innovation and practical mitigation strategies, contributing to the advancement of mycotoxin control in modern agri-food systems.

Questa tesi di dottorato affronta la crescente complessità della contaminazione da micotossine nel sistema agro-alimentare, con particolare attenzione al settore lattiero-caseario. In un contesto caratterizzato da cambiamenti climatici e globalizzazione delle filiere, la presenza di micotossine, incluse forme emergenti e modificate, rappresenta una sfida critica per la sicurezza alimentare e la salute animale. L’obiettivo principale del lavoro è stato sviluppare e integrare approcci innovativi per il monitoraggio, la valutazione e la mitigazione delle micotossine lungo la filiera mangimistica. A tal fine, sono stati applicati metodi analitici avanzati basati su tecniche multi-screening e spettrometria di massa ad alta risoluzione (HRMS), combinati con approcci omici, in particolare la metabolomica, per una caratterizzazione approfondita dei profili contaminativi. I risultati dimostrano che l’utilizzo di strategie analitiche non target consente di rilevare simultaneamente micotossine regolamentate, emergenti e mascherate, evidenziando fenomeni diffusi di co-occorrenza e una maggiore complessità dell’esposizione rispetto ai modelli tradizionali. Parallelamente, studi sperimentali in vitro e in vivo hanno evidenziato gli effetti subclinici delle micotossine nel bestiame da latte, mostrando alterazioni metaboliche sistemiche anche a livelli di contaminazione inferiori ai limiti normativi. Inoltre, l’efficacia di strategie di mitigazione, inclusi agenti detossificanti e buone pratiche di gestione dei foraggi, è stata valutata dimostrando il loro potenziale nel ridurre la biodisponibilità delle micotossine e nel preservare la salute animale. Complessivamente, questo lavoro fornisce un approccio integrato che combina innovazione analitica e strategie applicative, contribuendo allo sviluppo di sistemi più efficaci per il controllo delle micotossine nella filiera agro-alimentare.