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SUMMARY Wave-modelling methods based on asymptotic ray theory have a lower computational cost than full wave-equation methods but require a smooth velocity field, though discontinuities may be handled by imposing interface conditions between adjacent blocks. We propose to approximate discontinuous velocity fields with model parametrizations based on smooth, rapidly varying functions known as sigmoidal functions. We have implemented the proposed technique on Cartesian grids using the wavelet theory formalism. Numerical experiments with 2-D and 3-D initial-value and two-point ray tracing in heterogeneous media show that the ray paths and traveltimes produced with the sigmoidal representation are consistent with the results produced by conventional ray tracing in block structures, broadening the scope of classical algorithms based on smooth velocity fields.

Mycotoxins are toxic secondary metabolites with different chemical structures produced by filamentous fungi which contaminate agricultural products worldwide. Several mycotoxins can occur in nuts and seeds, but the aflatoxins, produced mainly by Aspergillus flavus and A. parasiticus, and ochratoxin A (OTA) produced by Aspergillus and Penicillium species, are more frequently reported. Aflatoxins have been shown to cause mutagenic, teratogenic, and hepatocarcinogenic effects, and the International Agency for Research on Cancer has classified naturally occurring mixtures of aflatoxins as carcinogenic to humans (Group 1). OTA has been shown to cause nephrotoxic, teratogenic, cytotoxic, and genotoxic effects and has been classified as possibly carcinogenic to humans (Group 2B). Considering the great impact on consumer health because of their toxicity and occurrence, this chapter provides an overview of the natural occurrence, effect of heat processing, and toxicological effects of aflatoxins and OTA in nuts and seeds.

BACKGROUND The Brazilian exportation of pet food has shown high growth rates in the last two years and determination of the exposure degree is one of the most important parameters for the risk assessment of chemical compounds. In this study the exposure degree of dogs to mycotoxins was estimated and acceptable daily intake (ADI) and safe pet dietary level (SPDL) were calculated. Thus the natural occurrence of fumonisins, zearalenone and aflatoxins was evaluated in 100 dry dog feed samples provided by pet owners in Parana State, Brazil. RESULTS Despite the high frequency of fumonisins (68%), zearalenone (95%) and aflatoxins (68%) in feed samples, the mean levels detected were low. ADI for fumonisins and zearalenone was 20.0 and 1.00 µg kg(-1) body weight (BW) day(-1) respectively and SPDL for fumonisins was 2000 µg kg(-1) feed. The probable daily intake values (1.83 µg fumonisins, 0.93 µg zearalenone and 0.02 µg aflatoxins kg(-1) BW day(-1) ) were low. CONCLUSION The exposure degree of dogs could be assumed to be very low. However, the co-occurrence of these three or other mycotoxins, and possible synergic or additive effects, should be taken into account when determining the maximum allowed levels or risk assessment. © 2016 Society of Chemical Industry.

A zearalenona (ZEA) é um metabólito secundário tóxico (micotoxina), produzido principalmente por Fusarium graminearum, comumente detectado em trigo e milho. Os efeitos toxicológicos de ZEA estão relacionados com suas propriedades estrogênicas, especialmente em suínos. ZEA é termoestável, não sendo eliminada durante o processamento industrial e persiste em rações. Os métodos de controle de contaminação por micotoxinas são aplicados na pré-colheita, atuando na inibição do desenvolvimento fúngico, ou pós-colheita através da utilização de métodos de detoxificação. O objetivo deste estudo foi avaliar a aplicação de leveduras de panificação (Saccharomyces cerevisiae) no antagonismo de Fusarium graminearum e na remoção in vitro de ZEA. Para este propósito, as leveduras foram isoladas de cinco marcas comerciais de fermento biológico (ScA, ScB, ScC, ScD e ScE). Foram realizados testes de antibiose em meio sólido, onde discos de oito milímetros de crescimento fúngico foram depositados no centro de placas de Petri contendo ágar Sabouraud acrescido de um mililitro de diferentes concentrações celulares de leveduras (105, 106, 107 células/mL). As placas foram incubadas durante sete dias a 25 °C. Decorrido o tempo de incubação, o diâmetro do crescimento dos fungos foi medido, e a percentagem de inibição do crescimento fúngico foi calculada. As alterações morfológicas em hifas de F. graminearum na presença de S. cerevisiae (ScE) foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura. Paralelamente, foi avaliada a capacidade de detoxificação de zearalenona por células de S. cerevisiae viáveis e inviáveis (tratamento térmico a 121 °C por 15 min). As células de leveduras foram padronizadas e resuspensas em tampão fosfato salina (pH 7,4), a uma concentração final de ZEA de 500 ng/mL. O ensaio foi incubado a 37 °C, 250 rpm por 60 min. As cepas de levedura apresentaram uma taxa de inibição do crescimento de F. graminearum FRS 26 de 48 a 71 %, e para F. graminearum FSP 27 de 47 a 64 %. A maior taxa de inibição do crescimento de F. graminearum FRS 26 ocorreu na concentração celular de 107 células/mL. Para a levedura ScA a taxa de inibição foi proporcional a concentração celular. Por outro lado, as taxas de inibição do crescimento fúngico das leveduras ScC, ScD e ScE não diferiram estatisticamente entre as concentrações de 105 e 106 células/mL. A maior taxa de inibição do crescimento de F. graminearum FSP 27 também ocorreu na concentração de 107 células/mL, mas não houve diferença estatística entre as diferentes concentrações celulares de ScA, ScC e ScE. As micrografias eletrônicas revelaram algumas alterações morfológicas em hifas de F. graminearum FSP 27, como hifas mais finas e um material extracelular envolvendo as hifas, assemelhando-se a um biofilme. Entretanto, não foram observadas alterações estruturais em hifas de F. graminearum FRS 26, indicando que o provável mecanismo antagônico envolvido na antibiose de F. graminearum é a competição por nutrientes. A remoção de ZEA in vitro por células viáveis de leveduras variou de 67 (ScE) a 76 % (ScD) não havendo diferença estatística entre as diferentes leveduras avaliadas pelo teste de Tukey (p > 0.05). As células inviáveis de leveduras apresentaram uma remoção de zearalenona de 78 (ScE) a 86 % (ScD). Comparando a remoção de ZEA (%) pela mesma cepa de S. cerevisiae, as células inviáveis das cepas ScC e ScD apresentaram maior capacidade de remoção do que as células viáveis (p < 0,05). Outras cepas não apresentaram diferença significativa (p > 0,05) na média de remoção de ZEA (%) entre as células viáveis e células inativadas pelo calor. O presente estudo mostrou que leveduras de panificação podem inibir o crescimento de Fusarium graminearum, sendo a competição por nutrientes o provável mecanismo envolvido no efeito antagonista. Todas as cepas de Saccharomyces cerevisiae testadas apresentaram potencial para a remoção in vitro de ZEA. Saccharomyces cerevisiae é Generally Recognized as Safe (GRAS), portanto, não há risco de sua aplicação na alimentação humana e animal. Podem ser aplicadas na inibição do crescimento fúngico ou serem incluídas como um novo produto em rações, reduzindo as perdas económicas e minimizando o risco de ZEA entrar na alimentação humana por carry-over. Zearalenone (ZEA) is a toxic secondary metabolite (mycotoxin), produced mainly by Fusarium graminearum, commonly detected in wheat and corn. ZEA toxicological effects are related to their estrogenic properties especially in swine. ZEA is thermostable and is not eliminated during industrial processing then remain in the feed. Control methods for mycotoxin contamination are applied at the pre-harvest, which involve fungal growth inhibition or use of detoxification methods at post-harvest stage. The objective of this study was to evaluate the baker's yeast (Saccharomyces cerevisiae) application in Fusarium graminearum antagonism and in vitro ZEA removal. For this purpose, the yeasts were isolated from five commercial brands of biological yeast (ScA, ScB, ScC, ScD and ScE). Antibiosis tests were performed on solid medium, an eight millimeters plug of fungal growth were placed on the center of Petri dishes containing Sabouraud agar added by one milliliter of different yeast cell concentrations (105, 106, 107 cells/ml). The plates were incubated for seven days at 25 °C. After the incubation time, the diameter of fungal growth was measured, and the percentage of growth inhibition was calculated. Morphological changes in F. graminearum hyphae in the presence of S. cerevisiae (ScE) were analyzed by scanning electron microscopy. In parallel, in vitro ZEA detoxification ability of viable and unviable (heat treatment at 121 °C for 15 min) S. cerevisiae strains was evaluated. The yeast cells were standardized and resuspended in phosphate buffered saline (pH 7.4), at a final ZEA concentration of 500 ng/ml. The assay was incubated at 37 °C, 250 rpm for 60 min. The yeast strains showed inhibition rates for F. graminearum FRS 26 growth ranging from 48 to 71 %, and for F. graminearum FSP 27 growth from 47 to 64 %. The highest inhibition rates for F. graminearum FRS 26 growth occurred in 107 cells/ml cell concentration. For ScA the inhibition rate was proportional to cell concentration. On the other hand, fungal growth Inhibition rates for ScC, ScD and ScE yeast strains did not differ statistically between the concentrations of 105 and 106 cells/ml. The highest inhibition rate of F. graminearum FSP 27 growth also occurred at a concentration of 107 cells/ml, but there was no statistical difference between the different cell concentrations for ScA, ScC and ScE. Scanning electron micrographs showed some morphological changes in F. graminearum FSP 27 hyphae, such as thinner hyphae and an extracellular material around the hyphae resembling a biofilm. However, no structural changes were observed in F. graminearum FRS 26 hyphae, indicating that the probable antagonistic mechanism involved in F. graminearum antibiosis is the competition for nutrients. In vitro ZEA removal for viable yeast cells ranged from 67 (ScE) to 76 % (ScD) with no statistical difference among the different yeasts evaluated by the Tukey test (p > 0.05). The unviable yeast cells showed a zearalenone removal ranging from 78 (ScE) to 86 % (ScD). Comparing the ZEA removal (%) by the same S. cerevisiae strain, unviable cells of ScC and ScD strains showed higher ability (p < 0.05) than the viable cells. Other strains showed no significant difference (p > 0.05) in mean ZEA removal (%) between viable and heat inactivated cells. This study showed that yeast strains isolated from baker's yeast can inhibit the growth of Fusarium graminearum and competition for nutrients was probably the major mechanism involved in antagonistic effect. All the Saccharomyces cerevisiae strains tested showed potential for in vitro ZEA removal. Saccharomyces cerevisiae is Generally Recognized as Safe (GRAS), therefore there is no risk for its application in food and feed. They can be applied for fungal growth inhibition or can be included in a new product for animal feed, reducing economic losses and minimizing risk of ZEA carry-over to human food.

Introducao: Fusarium graminearum e um importante fitopatogeno, capaz de produzir micotoxinas que contaminam graos e seus derivados. As leveduras podem ser utilizadas como agentes antagonistas, uma vez que apresentam capacidade de inibicao do crescimento microbiano por diversos mecanismos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o potencial antagonico de leveduras (33 isolados de diferentes fontes) frente a duas cepas de Fusarium graminearum (FSP 27 e FRS 26). Metodos: Discos de oito milimetros de agar batata dextrose (BDA) contendo F. graminearum foram colocados no centro de placas de Petri com agar Sabouraud (inoculadas previamente com 1mL de cultivo de leveduras). As placas foram incubadas durante sete dias a 25°C. Decorrido o tempo de incubacao, o diâmetro do crescimento fungico foi medido, sendo posteriormente calculada a percentagem de inibicao do crescimento (quociente da diferenca do diâmetro da colonia do controle e do diâmetro da colonia do tratamento, dividido pelo diâmetro da colonia do controle multiplicado por 100). Resultados: Das 33 leveduras avaliadas, 19 leveduras (9 isoladas de milho verde; 6 de solo; 3 de germen de milho; 1 de panificacao) apresentaram 100% de inibicao do crescimento de F. graminearum FSP27; 16 leveduras (8 isoladas de milho verde; 5 de solo; 1 do germen de milho; 2 de panificacao) de F. graminearum FRS26. Um total de 14 leveduras apresentou 100% de inibicao de ambas as cepas. As percentagens de inibicao variaram de 61,7 a 100% para isolados de milho verde; 70 a 100% para leveduras isoladas de solo; 66,6 a 100% para isolados de germen de milho e 58,3 a 100% de inibicao para leveduras de panificacao. A cepa FSP27 mostrou-se mais sensivel frente as leveduras avaliadas. Conclusao: As leveduras utilizadas no presente estudo apresentaram potencial antagonico frente a F. graminearum, indicando a possibilidade de sua aplicacao em produtos destinados a alimentacao animal.