Characteristics and nutrition values of cereal bar fortified with Asian sea bass bone bio-calcium powder.

Bio-calcium powders were extracted from Asian sea bass bone by heat-treated alkaline with fat removal and bleaching supplementary method. Cereal bars (CBs) were fortified with produced bio-calcium at 3 levels: (1) increased calcium (IS-Ca; calcium ≥10% Thai RDI), (2) good source of calcium (GS-Ca; calcium ≥15% Thai RDI), and (3) high calcium (H-Ca; calcium ≥30% Thai RDI) which were consistent with the notification of the Ministry of Public Health, Thailand: No. 445; Nutrition claim issued in B.E. 2023. Moisture content, water activity, color, calcium content and FTIR analysis of bio-calcium powders were measured. Dimension, color, water activity, pH and texture of fortified CBs were determined. Produced bio-calcium could be classified as a dried food with light yellow-white color. Calcium contents in bio-calcium powder was 23.4% (w/w). Dimension, weight and color except b* and ΔE* values of fortified CBs were not different (P > 0.05) from those of the control. Fortifying of bio-calcium resulted in harder texture CBs. An increase of fortified bio-calcium amounts decreased carbohydrate and fat but increased of protein, ash and calcium in the fortified CBs. Shelf life of CBs was to be shorten by fortification of bio-calcium powder because of the increment of moisture, water activity and pH. Yield of bio-calcium production was 40.30%. Production cost of bio-calcium was approximately 7,416 Bth/kg while cost of fortified CBs increased almost 2-3 times compared to the control. Calcium contents in IS-Ca (921.12 mg/100g), GS-Ca (1,287.10 mg/100g) and H-Ca (2,639.70 mg/100g) cereal bars could be claimed as increased calcium, good source of calcium and high calcium, respectively. In conclusion, production of cereal bar fortified with Asian sea bass bone bio-calcium powder as a fortified food was possible. However, checking the remained hazardous reagents in bio-calcium powder must be carried out before using in food products and analysis of calcium bioavailability, sensory acceptance and shelf life of the developed products should be determined in further studies.

Cereal bars (CBs) are considered convenient and popular foods and play a role in response to health and natural perception for consumers (1). The global CBs market has been becoming gradually increase and spreading from America and Europe to Asia-Pacific region including Thailand. [1–5]. Generally, CBs are bar-shaped food products, made by pressing mixture of cereals and dried fruits which are held together by binder ingredients, cut, and shaped in the form of a bar [1]. The preparation of CBs can be broadly divided into two methods: (i) Hot process and (ii) Cold process. In hot or oven process of CBs making all ingredient and baked whereas in cold process all the ingredients are made into bar shape after mixing then stored in cool temperature. As nutritional viewpoint, CBs may be classified into four types: fibrous, energy, diet (light), and protein bars [2]. Physicochemical and nutritional qualities of CBs are varied by a wide variety of ingredients that the bars made from. The benefit of CBs is proposed as a great source of fiber, sufficient protein, fat, and carbohydrate especially high sugars that the bars become a quality source of energy. Nevertheless, CBs are rarely considered as a good choice for a source of minerals such as calcium and phosphorus for health-conscious consumers suggesting by limitation of reports in market analysis and current trends of CBs [3-5]. In Thailand, CBs products are categorized in a group of desserts that defined 30 grams for their serving size [6] and recently accepted as alternative snack products by various age consumers especially officers in urban area and sport persons. Asian sea bass (Lates calcarifer) is native species cultured in the coastal area of Thailand. The cultured Asian sea bass has been broadened mainly to the Central and Eastern areas of Thailand and is mostly marketed in form of frozen fish and fillets to consuming in the country and exporting abroad. According to data in 2021, the initial production of Asian sea bass from aquaculture is 49,060.2 tons and the expected production in 2022 is 53,725.5 tons, with an increase of 9.5 percent from the previous year [7]. Recently, fish bones plenty obtained from fish industry waste known as a by-product has gained interest for bio-calcium production which is used as an alternative raw material in the production of calcium supplements to create value-added food products because they contain high calcium and phosphorus [8-10]. Fish bones generally contain high calcium and phosphorus, depending on the species, and comprise several minerals e.g. iron, magnesium, copper, zinc, and others (8). The calcium in the fishbone is in the form of calcium phosphate similarly to the composition of human bones and teeth [10]. Fortification of minerals and vitamins in foods is commonly accepted for daily intake [11]. With an increasing of healthy product demands in markets, several fortified food products with health-promoting ingredients have been developed including egg-shell bio-calcium supplemented biscuit [12], bio-calcium Asian sea bass enriched bread [10] and tuna bone bio-calcium fortified cracker [13]. According to cereal bars are on-to-go and ready-to-eat products which is a good vehicle for healthy food products whereas utilization of fish bone calcium can reduce environmental problems and increase the value of these by-products [9]. Calcium fortification in cereal bars with bio-calcium Asian sea bass is not only improving CBs nutritional quality but also enhancing fishery waste value. Nevertheless, fish bone bio-calcium fortification might contribute to characteristics and quality of cereal bars. This study was aimed to develop cereal bar fortified with Asian sea bass bone bio-calcium powders in three levels of calcium contents (1) increased calcium (calcium ≥10% Thai RDI), (2) good source of calcium (calcium ≥15% Thai RDI), and (3) high calcium (calcium ≥30% Thai RDI) which were consistent with the notification of the Ministry of Public Health, Thailand: No. 445; Nutrition claim issued in B.E. 2023 [6]. Characteristics and chemical compositions of fortifying products were determined. Costs of fortified bio-calcium CBs production in a laboratory scale was calculated to evaluate possibility of commercial production. ธัญพืชอัดแท่ง (CBs) ถือเป็นอาหารที่สะดวกและได้รับความนิยมและมีบทบาทในการตอบสนองต่อสุขภาพและการรับรู้ทางธรรมชาติของผู้บริโภค (1) ตลาดธัญพืชอัดแท่งทั่วโลกมีการเติบโตอย่างต่อเนื่องและขยายจากอเมริกาและยุโรปไปยังภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก รวมถึงประเทศไทย [1–5] โดยทั่วไปแล้วบาร์ข้าวโอ๊ตเป็นผลิตภัณฑ์อาหารรูปแท่งที่ทำจากการกดผสมของธัญพืชและผลไม้แห้ง ซึ่งยึดติดกันด้วยส่วนผสมที่เป็นตัวจับตัวแล้วตัดและขึ้นรูปให้เป็นรูปแท่ง [1] การเตรียมธัญพืชอัดแท่งสามารถแบ่งออกเป็นสองวิธีหลัก ได้แก่ (i) กระบวนการร้อน และ (ii) กระบวนการเย็น ในกระบวนการร้อนหรือการอบส่วนผสมทั้งหมดจะถูกอบในขณะที่ในกระบวนการเย็นจะทำการผสมส่วนผสมทั้งหมดให้เข้ากันก่อนแล้วทำเป็นแท่งและเก็บในอุณหภูมิที่เย็น สำหรับมุมมองทางโภชนาการ ธัญพืชอัดแท่งสามารถจำแนกออกเป็นสี่ประเภท ได้แก่ บาร์ที่มีเส้นใย, บาร์พลังงาน, บาร์ลดน้ำหนัก (เบา), และบาร์โปรตีน [2] คุณสมบัติทางกายภาพและทางโภชนาการของธัญพืชอัดแท่งจะเปลี่ยนแปลงไปตามส่วนผสมที่ใช้ในการผลิต ธัญพืชอัดแท่งมักจะได้รับการเสนอว่าเป็นแหล่งที่ดีของไฟเบอร์, โปรตีน, ไขมัน, และคาร์โบไฮเดรต โดยเฉพาะน้ำตาลที่สูงทำให้บาร์เป็นแหล่งพลังงานที่ดี อย่างไรก็ตาม บาร์ข้าวโอ๊ตมักไม่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นแหล่งแร่ธาตุที่ดี เช่น แคลเซียมและฟอสฟอรัส สำหรับผู้บริโภคที่ใส่ใจในสุขภาพ เนื่องจากการรายงานที่จำกัดในการวิเคราะห์ตลาดและแนวโน้มปัจจุบันของธัญพืชอัดแท่ง [3-5] ในประเทศไทย ผลิตภัณฑ์ธัญพืชอัดแท่งจัดอยู่ในกลุ่มขนมหวานที่กำหนดขนาดการเสิร์ฟไว้ที่ 30 กรัม [6] และได้รับการยอมรับล่าสุดว่าเป็นทางเลือกของขนมสำหรับผู้บริโภคหลายวัย โดยเฉพาะพนักงานในเมืองและนักกีฬา ปลากะพงทะเลเอเชีย (Lates calcarifer) เป็นสายพันธุ์พื้นเมืองที่เลี้ยงในพื้นที่ชายฝั่งของประเทศไทย การเลี้ยงปลากะพงทะเลเอเชียได้ขยายไปยังพื้นที่กลางและตะวันออกของประเทศไทย และส่วนใหญ่จะถูกตลาดในรูปแบบปลาฟรีซและเนื้อปลาแช่แข็งที่บริโภคภายในประเทศและส่งออกไปต่างประเทศ จากข้อมูลในปี 2021 การผลิตปลากะพงทะเลเอเชียจากการเพาะเลี้ยงเริ่มต้นที่ 49,060.2 ตัน และคาดว่าการผลิตในปี 2022 จะอยู่ที่ 53,725.5 ตัน ซึ่งเพิ่มขึ้น 9.5 เปอร์เซ็นต์จากปีที่แล้ว [7] ล่าสุดกระดูกปลาได้รับความสนใจจากการผลิตไบโอแคลเซียมจากขยะอุตสาหกรรมปลา ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่ใช้เป็นวัตถุดิบทดแทนในการผลิตอาหารที่มีมูลค่าเพิ่ม เนื่องจากกระดูกปลาเหล่านี้มีแคลเซียมและฟอสฟอรัสสูง [8-10] กระดูกปลาโดยทั่วไปมีแคลเซียมและฟอสฟอรัสสูง ขึ้นอยู่กับชนิดของปลา และประกอบด้วยแร่ธาตุหลายชนิด เช่น เหล็ก แมกนีเซียม ทองแดง สังกะสี และอื่นๆ (8) แคลเซียมในกระดูกปลามีลักษณะเป็นแคลเซียมฟอสเฟต ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับองค์ประกอบของกระดูกและฟันมนุษย์ [10] การเสริมแร่ธาตุและวิตามินในอาหารเป็นที่ยอมรับกันทั่วไปสำหรับการบริโภคในชีวิตประจำวัน [11] ด้วยความต้องการผลิตภัณฑ์สุขภาพที่เพิ่มขึ้นในตลาด หลายผลิตภัณฑ์อาหารเสริมได้รับการพัฒนาขึ้น รวมถึงบิสกิตเสริมไบโอแคลเซียมจากเปลือกไข่ [12], ขนมปังเสริมไบโอแคลเซียมจากปลากะพงทะเลเอเชีย [10], และแครกเกอร์เสริมไบโอแคลเซียมจากกระดูกทูน่า [13] ธัญพืชอัดแท่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่พร้อมทานและสะดวกในการพกพา ซึ่งเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับผลิตภัณฑ์อาหารสุขภาพ ในขณะที่การใช้แคลเซียมจากกระดูกปลาอาจช่วยลดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและเพิ่มมูลค่าของผลิตภัณฑ์เหล่านี้ [9] การเสริมแคลเซียมในธัญพืชอัดแท่งด้วยไบโอแคลเซียมจากปลากะพงทะเลเอเชียไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาการของธัญพืชอัดแท่ง แต่ยังเพิ่มมูลค่าของขยะจากอุตสาหกรรมการประมงอีกด้วย อย่างไรก็ตาม การเสริมแคลเซียมจากกระดูกปลาอาจส่งผลต่อคุณลักษณะและคุณภาพของธัญพืชอัดแท่ง งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อพัฒนาธัญพืชอัดแท่งที่เสริมไบโอแคลเซียมจากกระดูกปลากะพงทะเลเอเชียในระดับแคลเซียมสามระดับ (1) แคลเซียมสูง (แคลเซียม ≥10% Thai RDI), (2) แหล่งแคลเซียมดี (แคลเซียม ≥15% Thai RDI), และ (3) แคลเซียมสูงมาก (แคลเซียม ≥30% Thai RDI) ซึ่งสอดคล้องกับประกาศกระทรวงสาธารณสุข ประเทศไทย เลขที่ 445; ข้อกำหนดโภชนาการที่ออกในปี พ.ศ. 2566 [6] คุณลักษณะและองค์ประกอบทางเคมีของผลิตภัณฑ์ที่เสริมแคลเซียมได้รับการตรวจสอบ คำนวณต้นทุนการผลิตธัญพืชอัดแท่งเสริมไบโอแคลเซียมในขนาดห้องปฏิบัติการเพื่อประเมินความเป็นไปได้ในการผลิตเชิงพาณิชย์