Su ürünlerinden elde edilen biyoaktif maddelerin kozmetik amaçlı kullanımı
Usage of different marine bioactive compounds for cosmetic purpose
Yazar: CANSU METİN
Danışman: PROF. DR. TAÇNUR BAYGAR
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Bu tez çalışmasında, farklı su ürünlerinden elde edilen yan ürünlerin, kozmetik krem hammaddesi olarak değerlendirilerek katma değeri daha yüksek ürünler haline getirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla kefal balığı (Chelon aurata) pulundan kollajen, mavi yengeç (Callinectes sapidus) kabuğundan kitosan, mikroalgden (Schizochytrium sp.) ise yağ üretilmiştir. Ham materyaller ve elde edilen bu ürünlerde ilk olarak besin kompozisyonu analizleri yapılmıştır. Daha sonra kollajende; denatürasyon sıcaklığı, amino asit, SDS–PAGE, histamin analizleri, kitosanda; molekül ağırlığı, su ve yağ tutma kapasitesi, yağda; yağ asidi kompozisyonu, peroksit değeri ve serbest yağ asidi analizi, kollajen ve kitosanda ortak olarak; verim, pH, çözünürlük, renk, viskozite, SEM, EDS, FTIR, TGA analizleri, kollajen, kitosan ve yağda ise antioksidan ve antimikrobiyal aktivite ve ağır metal analizleri gerçekleştirilmiştir. 
Elde edilen kollajen, kitosan ve yağdan tek başına veya maddelerin kombinasyonları ile 8 grup kozmetik krem üretilmiş ve kremler fiziksel (pH, renk, viskozite, stabilite), kimyasal (antioksidan aktivite ve ağır metal), duyusal ve mikrobiyolojik (toplam canlı bakteri, maya küf, toplam koliform, E. coli, S. aureus) açıdan incelenmiştir. Kremlerde meydana gelen değişimi takip etmek adına 30. günde de pH, renk, viskozite ölçümleri ve mikrobiyolojik analizler gerçekleştirilmiştir.
Analiz sonuçlarına göre; üretilen kollajenin α1 ve α2 zincirlerine sahip olarak tip I kollajen, denatürasyon sıcaklığının ise 30ºC olarak biyomedikal uygulamalar için uygun olduğu belirlenmiştir. En yüksek oranda amino asit içeriğinin ise arginin+treoninden oluştuğu belirlenmiştir. Elde edilen kollajen ve kitosanın, besin kompozisyonu, çözünürlük, su ve yağ tutma kapasitesi, renk gibi analizler ve FTIR, SEM, EDS, TGA gibi karakterizasyon analizlerine göre ticari ürünlerle benzer özelliklerde tespit edilmiştir. FTIR ile kollajen ve kitosanda bulunması gereken karakteristik fonksiyonel gruplar gözlenmiş, SEM görüntülerinde kollajende lifli, kitosanda ise yaprak benzeri parçalı yapılar gözlenmiştir. EDS'de tespit edilen C, N, O'nun % kütlesel ve atomik ağırlıkları ticari ürünlerle oldukça benzer bulunmuştur. Alg yağı, yüksek oranda değerli bir çoklu doymamış yağ asidi olan DHA içeriğine sahip, PV ve FFA analizlerine göre ise limit değerlerin altında bulunarak iyi kalitede olarak değerlendirilmiştir. Antimikrobiyal analizlere göre kitosan ve alg yağının S.  
aureus ve E. coli üzerinde inhibe edici etkisi olup C. albicans'a karşı herhangi bir inhibisyon etkisi olmadığı, kollajenin ise çalışılan hiçbir mikroorganizma grubuna karşı inhibe edici etkisi olmadığı gözlenmiştir. Üretilen kollajen, kitosan ve yağ içerikli 8 grup kremin pH değerleri (4,70±0,02-5,37±0,01) bakımından cilde uygun olduğu, homojenlik ve kıvamı bakımından piyasadaki kremlere benzer olduğu tespit edilmiştir. Kremlerin viskozite değerleri 108.666,7±2.516,61-524.333,3±1.016,65 cP aralığında bulunmuştur. Stabilite testlerine göre santrifüj ile yapılan testte kremlerin stabil olup herhangi bir faz ayrımı gözlenmediği, etüv ile yapılan testte ise alg yağı (Y) ve kollajen+alg yağı (Kl+Y) gruplarında çatlamalar meydana geldiği görülmüştür. Duyusal olarak panelistler tarafından çoğu krem grubu beğenilmekle birlikte, genel görünüş, renk, koku, parlaklık, yapışkanlık, homojenlik, kıvam, yağlılık ve genel beğeni kriterlerinin tümü bakımından en çok beğeni alan grubun yalnızca kollajen içerikli grup (Kl) olduğu sonucuna varılmıştır. Hem kremler hem de üretilen kollajen, kitosan ve yağ yüksek antioksidan aktivite göstermiş, özellikle kozmetik ürünlerde bulunması sağlık açısından risk oluşturan arsenik, civa, kadmiyum, kurşun ağır metallerinin limit değerlerin altında olduğu tespit edilmiştir. Mikrobiyolojik açıdan da çalışılan mikroorganizmalarda (toplam canlı bakteri, maya küf, toplam koliform, E. coli, S. aureus) hem üretim esnasında hem de 30. günde herhangi bir gelişme olmadığı belirlenmiştir.
Çalışma sonucunda; bölgemizdeki su ürünlerinden ortaya çıkan ve artık materyal olarak nitelendirilen bu yan ürünlerden (balık pulu, yengeç kabuğu), medikal, kozmetik, gıda gibi farklı endüstriyel alanlarda kullanılmak üzere gelecek vaad eden kollajen ve kitosan, ayrıca değerli yağ içeriğine sahip mikroalgden yağ maddeleri, bu maddelerden fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik açıdan yönetmeliklere uygun ve piyasadaki ürünlere benzer, tüketici beğenisini karşılayacak kozmetik krem üretimi gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to evaluate by-products obtained from different seafood as higher value added products as cosmetic cream raw materials. For this purpose, collagen from mullet (Chelon aurata) scale, chitosan from blue crab (Callinectes sapidus) shell, lipid from microalgae (Schizochytrium sp.) was produced. At first in the raw and produced materials, nutritional composition analysis were carried out. Then for collagen; denaturation temperature, amino acid, SDS–PAGE, histamine analysis, for chitosan; molecular weight, water and oil holding capacity, for lipid; fatty acid composition, peroxide value and free fatty acid analysis, common for collagen and chitosan; analysis such as yield, pH, solubility, color, viscosity, SEM, EDS, FTIR, TGA, for all collagen, chitosan and lipid; antioxidant and antimicrobial activity and heavy metal analysis were performed.
8 groups of cosmetic creams were produced from collagen, chitosan and lipid alone or with their combinations were investigated in terms of physical (pH, color, viscosity, stability), chemical (antioxidant activity and heavy metal), sensory and microbiological (total viable count, yeast and mold, total coliform, E. coli, S. aureus). pH, color, viscosity measurements and microbiological analysis were carried out on the 30th day to follow the changes in creams.
According to the results of the analysis; it has been determined that due to the produced collagen has α1 and α2 chains and denaturation temperature is 30ºC, it is suitable for biomedical applications as type I collagen. The highest amino acid content was determined as consist of arginine+threonine. The obtained collagen and chitosan were determined in similar properties with commercial products according to nutritional composition, solubility, water and oil holding capacity, color and characterization analysis such as FTIR, SEM, EDS, TGA. Characteristic functional groups that should be present in collagen and chitosan were observed with FTIR, also SEM images showed fibrous structures in collagen and flake structures in chitosan. The mass and atomic weights (%) of C, N, O determined in EDS were found to be quite similar to commercial products. Algae oil had shown a high DHA content and was found to be of good quality because of being below the limit values according to PV and FFA analysis. According to antimicrobial analysis, it was observed that chitosan and algae oil had an inhibitory effect on S. aureus and E. coli, and had no inhibitory effect against  
C. albicans, also collagen had no inhibitory effect against any studied microorganism group. It has been determined that 8 groups of creams containing collagen, chitosan and lipid were suitable for the skin in terms of pH values (4.70±0.02-5.37±0.01) and similar to creams on the market in terms of homogeneity and consistency. The viscosity values of the creams were in the range of 108666.7±2516.61-524333.3±1016.65 cP. According to the stability tests, it was observed that the creams were stable and no phase separation was observed in the centrifuge test, only cracks occurred in the algae oil (Y) and collagen+algae oil (Kl+Y) groups in the test made with the oven. As a result of sensory analysis, most cream groups were liked by the panelists, but it was concluded that the most liked group in terms of overall appearance, color, odor, brightness, stickiness, homogeneity, consistency, oiliness and general acceptance was the group collagen (Kl). Both creams and produced collagen, chitosan and lipid showed high antioxidant activity, also arsenic, mercury, cadmium, lead heavy metals, which presence in cosmetic products pose health risks were found below the limit values. It has been determined that there was no growing in microorganisms (total viable count, yeast and mold, total coliform, E. coli, S. aureus) both on production and on the 30th day.
As a result of the study; collagen and chitosan from by-products (fish scale, crab shell), which arise from seafood in our region and are considered as waste materials, and also lipid from microalgae that has valuable oil, which are promising to be used in different industrial areas such as medical, cosmetics and food and with these collagen, chitosan and lipid substances, cosmetics cream which in accordance with the regulations in terms of physical, chemical and microbiological characteristics, similar to the products on the market and satisfy the consumer acceptance were produced.