Prevalence of mycotoxins from silage in a small beef cattle feedlot over a storage season: a case study

Abstract

Challenges exist worldwide for the storage of animal feed, though year-long feeding of livestock is especially difficult in northern climates, including Canada. Usage of silage allows for crops to be harvested at the optimal nutritional value and stored for extended periods in customized storage systems. This case study investigated various feed management practices typical of small beef cattle feedlot farms in Southwestern Ontario, Canada. Crop samples were collected monthly and analyzed for mycotoxins and fungal secondary metabolites by liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS/MS). Stored barley contained modest concentrations of deoxynivalenol and related compounds, as well as near trace amounts of fumonisin. Stored hay contained low concentrations of deoxynivalenol and beauvericin from the field. Hot spots of the Penicillium metabolite citrinin were detected after 7–8 months of storage in barley (39.2 ng g⁻¹). Citrinin was also detected after 7–8 months in hay (16.3–17.5 ng g⁻¹) along with the appearance of trace amounts of other storage toxins, including penitrem A (8.84 ng g⁻¹), griseofulvin (34.8 ng g⁻¹) and sterigmatocystin (14.1–261 ng g⁻¹). This case study was a unique opportunity to use ‘citizen science’ to observe the onset of postharvest fungi and associated mycotoxins in various storage conditions allowing for the farmer to make necessary modifications before major problems begin. An improved understanding of the storage conditions that foster fungal growth and mycotoxin production in this working farm led to better agronomic practices, ultimately improving feed quality, livestock health, and profitability.

Résumé

Le stockage des aliments pour animaux pose des problémes dans le monde entier, même si l’alimentation du bétail tout au long de l’année est particulièrement difficile dans les climats nordiques, y compris au Canada. L’utilisation de l’ensilage permet de récolter les cultures à leur valeur nutritionnelle optimale et de les stocker pendant de longues périodes dans des systèmes de stockage personnalisés. Cette étude de cas a examiné diverses pratiques de gestion de l’alimentation animale typiques des petits parcs d’engraissement de bovins de boucherie dans le sud-ouest de l’Ontario, au Canada. Des échantillons de cultures ont été prélevés chaque mois et analysés par spectrométrie de masse à chromatographie liquide (LC-MS/MS) pour détecter la présence de mycotoxines et de métabolites secondaires fongiques. L’orge stockée contenait des concentrations modestes de déoxynivalénol et de composés apparentés, ainsi que des quantités presque infimes de fumonisine. Le foin stocké contenait de faibles concentrations de déoxynivalénol et de beauvéricine provenant du champ. Des points chauds de citrinine, un métabolite de Penicillium, ont été détectés après 7-8 mois de stockage dans l’orge (39,2 ng g^-1). La citrinine a également été détectée après 7-8 mois dans le foin (16,3-17,5 ng g^-1) ainsi que l’apparition de traces d’autres toxines de stockage, y compris le pénitrem A (8,84 ng g^-1), la griséofulvine (34,8 ng g^-1) et la stérigmatocystine (14,1-261 ng g^-1). Cette étude de cas a été une occasion unique d’utiliser la “science citoyenne” pour observer l’apparition des champignons post-récolte et des mycotoxines associées dans diverses conditions de stockage, ce qui a permis à l’agriculteur d’apporter les modifications nécessaires avant que des problémes majeurs ne se posent. Une meilleure compréhension des conditions de stockage qui favorisent la croissance fongique et la production de mycotoxines dans cette exploitation agricole a permis d’améliorer les pratiques agronomiques et, en fin de compte, la qualité des aliments pour animaux, la santé du bétail et la rentabilité.

Keywords:

• ensilage
• fungi
• LC-MS/MS
• mycotoxine
• stockage

Mots-clés:

• ensilage
• fungi
• LC-MS/MS
• mycotoxine
• stockage

Acknowledgments

We thank Prof. J. David Miller and Dr. Justin B. Renaud for helpful comments on the manuscript. We also thank Daria Baskova (Western University) for her assistance preparing silage samples for analysis.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Supplementary material

Supplemental data for this article can be accessed online here: https://doi.org/10.1080/07060661.2024.2312159.

Additional information

Funding

Funding was provided to MWS by AAFC #3022