Evaluation of Microbial Contamination in Bivalve Mollusks: Epidemiology and Diagnosis

Shellfish are filter-feeding organisms that can accumulate many bacteria and viruses. Considering that depuration procedures are not effective in removal of certain microorganisms, shellfish-borne diseases are frequent in many parts of the world, and their control must rely primarily on investigation of prevalence of human pathogens in shellfish and water environment. However, the diffusion of enteric viruses and Vibrio bacteria is not known in many geographical areas, for example in Sardinia, Italy. A survey aimed at investigating the prevalence of Norovirus (NoV), hepatitis A virus (HAV), V. parahaemolyticus, V. cholerae and V. vulnificus was carried out, analyzing both local and imported purified, non-purified and retail shellfish from North Italy and Sardinia. Shellfish from both areas were found contaminated by NoVs, HAV and Vibrio, including retail and purified animals. Molecular analysis evidenced different NoV genogroups and genotypes, including bovine NoVs, as well as pathogenic Vibrio strains, underlining the risk for shellfish consumers. However, also other approaches are needed to control the diffusion of shellfish-borne diseases. It was originally thought that enteric viruses are passively accumulated by shellfish. Recently, it was proven that NoVs bind to specific carbohydrate ligands in oysters, and various NoV strains are characterized by a different bioaccumulation pattern. To deepen the knowledge on this argument, a study was carried out, analyzing bioaccumulation of up to 8 different NoV strains in four different species of shellfish. Different bioaccumulation patterns were observed for each shellfish species and NoV strain used, potentially important in setting up effective shellfish purification protocols. Finally, a novel study of evaluation of viral contamination in shellfish from the French Atlantic coast was carried out following the passage of Xynthia tempest over Western Europe which caused massive destruction. Different enteric viruses were found over a one month period, evidencing the potential of these events of contaminating shellfish.

Practical implications of aflatoxin contamination in corn

Aflatoxin (AFL) contamination of corn is a serious economic and food security issue. Although a variety of technical solutions for reducing AFL contamination of corn have been proposed, only a few have produced satisfactory results. A successful approach is a biocontrol strategy consisting of using non-flatoxigenic strains of Aspergillus flavus to replace indigenous AFL-producing isolates. The main objective of the present thesis was to investigate the dynamic and contamination of AFL/A. flavus in corn in Northern Italy. The study also investigated the role of the key-pest of corn, the European Corn Borer (ECB), on AFL contamination and dispersal of A. flavus propagules in corn. Finally, the study evaluated the feasibility of bioplastic-based granules entrapping a non-aflatoxigenic A. flavus strain for the biocontrol of this fungus in corn. The 2-year field study demonstrated the efficacy of the bioplastic formulation to reduce AFL contamination in corn. More precisely, although AFL contamination varied among the two years, application of 15 and 30 kg ha-1 of granules reduced AFL contamination to up 60 and 85% in 2009 and 2010 respectively. Microbiological analysis showed that the relative abundance of non-aflatoxigenic soil isolates significantly increased after 1 month from granules application (mid-May) and throughout the corn-growing season. These findings were consistent with data obtained using a bioplastic-based bait specifically developed to selectively isolate Aspergilli from soil and other environmental samples. In addition, field and laboratory evaluations showed that the level of damages produced by ECB larvae were not significantly correlated to A. flavus infestation and AFL contamination. Taking together, these findings demonstrated that AFL contamination of corn in Northern Italy was variable, but above the EU limit for human consumption. First proposed in the USA, this study showed the practical possibility of this formulation to be use for reducing AFL contamination in corn in the EU.

Reconstruction of CNGS neutrino events in the emulsions of the OPERA experiment

The OPERA experiment aims at the direct observation of ν_mu -> ν_tau oscillations in the CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso) neutrino beam produced at CERN; since the ν_e contamination in the CNGS beam is low, OPERA will also be able to study the sub-dominant oscillation channel ν_mu -> ν_e. OPERA is a large scale hybrid apparatus divided in two supermodules, each equipped with electronic detectors, an iron spectrometer and a highly segmented ~0.7 kton target section made of Emulsion Cloud Chamber (ECC) units. During my research work in the Bologna Lab. I have taken part to the set-up of the automatic scanning microscopes studying and tuning the scanning system performances and efficiencies with emulsions exposed to a test beam at CERN in 2007. Once the triggered bricks were distributed to the collaboration laboratories, my work was centered on the procedure used for the localization and the reconstruction of neutrino events.

Sorveglianza dell’infezione da virus dell’epatite E (HEV) in Italia: from farm to table

L'epatite E è una malattia umana con caratteristiche di epatite acuta, causata da un ssRNA virus (HEV). Nel 1997, HEV è stato identificato per la prima volta nei suini (SwHEV). In seguito, diverse evidenze, tra cui la vicinanza genetica tra ceppi umani e suini, suggerirono la trasmissione zoonotica del virus. Nella presente tesi, l’identificazione di SwHEV è stata condotta mediante ricerca di porzioni di genoma virale attraverso RT-PCR. Dal 2011 al 2013, sono stati analizzati 343 campioni fecali (da 19 allevamenti) e 70 bili (da 2 macelli) prelevati da altrettanti suini, in diverse Regioni italiane. E’ stato inoltre condotto uno studio retrospettivo su 78 feci (da 3 allevamenti) raccolte nel 2000. Il virus è stato identificato nel 24,5% e 19,2% delle feci raccolte rispettivamente nel 2011-2013 e nel 2000. Nessuna bile è risultata positiva. Mediante sequenziamento del genoma intero di uno dei virus identificati, è stata condotta l’analisi filogenetica per valutarne il grado di correlazione con alti ceppi suini e umani. La presenza di HEV è stata valutata lungo la filiera di produzione suina, dal macello al punto vendita. Trentaquattro campioni di feci, fegato e muscolo sono stati raccolti in un macello da altrettanti suini sani (età:6-7 mesi). Quattordici feci e 2 fegati, sono risultati positivi per HEV. Sono state prelevate 129 salsicce sia allo stabilimento di trasformazione sia alla vendita, ma nessuna è risultata positiva. La presenza di HEV è stata valutata anche nelle salsicce di fegato, fresche e secche, acquistate presso una macelleria. Il genoma virale è stato rilevato nel 22,2% delle salsicce fresche e nel 4,3 % di quelle secche ma la vitalità del virus non è stata dimostrata. In conclusione, lo studio condotto ha confermato l’ampia circolazione di HEV nei suini e la possibile contaminazione dei prodotti carnei derivati, confermando la necessità di una continua sorveglianza.

Messa a punto e validazione di metodiche analitiche per la determinazione di micotossine in matrici biologiche mediante UPLC-MS/MS

La presenza di micotossine nelle materie prime desta grande preoccupazione a causa delle importanti implicazioni nella sicurezza di alimenti e mangimi. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di mettere a punto e validare una metodica analitica rapida e semplice, in cromatografia liquida ad ultra prestazione accoppiata a spettrometria di massa-tandem (UPLC-MS/MS), per la determinazione simultanea di differenti micotossine: aflatossine (B1, B2, G1, G2), ocratossina A, fumonisine (B1, B2), deossinivalenolo e zearalenone in matrici biologiche. Il metodo sviluppato per l’analisi di campioni di mangime secco per cani ha mostrato prestazioni adeguate ed è stato applicato a 49 campioni reperibili in commercio, al fine di valutare la sua efficacia e di ottenere alcuni dati preliminari sulla contaminazione da micotossine in alimenti per cani disponibili sul mercato italiano. Lo studio ha evidenziato una percentuale alta di campioni positivi, contenenti principalmente fumonisine, deossinivalenolo e ocratossina A; tutti i tenori si sono dimostrati inferiori al limite di legge previsto (Racc. CE 576/2006). Una seconda metodica è stata messa a punto e validata per l’identificazione e la quantificazione micotossine in campioni di formaggio; per questa matrice è stata inserita anche l’aflatossina M1, specifica dei prodotti lattiero - caseari. Le differenti proprietà chimico-fisiche degli analiti e la complessità della matrice hanno implicato alcune difficoltà nello sviluppo della metodica. Tuttavia, il metodo validato si è mostrato rapido, semplice ed affidabile ed è stato applicato a diversi tipi di formaggi per verificarne la versatilità. I risultati preliminari hanno mostrato l’assenza di contaminazione da parte delle micotossine in oggetto. Entrambi i metodi si sono dimostrati utili per il monitoraggio di contaminanti in matrici complesse ad oggi ancora poco studiate.