Citrati di potassio: proprietà, usi, pro, contro, sicurezza
I citrati di potassio sono i sali potassici dell’acido citrico utilizzati nell’industria alimentare soprattutto come correttori di acidità, agenti tampone, sequestranti e stabilizzanti.
Nell’Unione europea sono identificati complessivamente con il numero E 332. La denominazione comprende due sostanze distinte:
E 332(i) – citrato monopotassico;
E 332(ii) – citrato tripotassico.
Non esiste quindi, nella classificazione E 332, una forma “dipotassica” separata. Le due forme differiscono per il grado di neutralizzazione dell’acido citrico e presentano di conseguenza un diverso comportamento acido-base.
Descrizione
I citrati di potassio derivano dalla neutralizzazione dell’acido citrico con composti del potassio.
Nel citrato monopotassico soltanto uno dei tre protoni acidi dell’acido citrico viene sostituito dal potassio. La sostanza mantiene quindi un comportamento relativamente acido e una soluzione acquosa all’1% presenta, secondo le specifiche europee, un pH compreso tra 3,5 e 3,8.
Nel citrato tripotassico tutti e tre i protoni acidi sono sostituiti da potassio. Questa forma è molto più alcalinizzante: una soluzione acquosa al 5% deve presentare un pH compreso tra 7,5 e 9,0.
Entrambe le sostanze sono descritte come polveri granulari bianche igroscopiche o cristalli trasparenti e devono avere un titolo non inferiore al 99% sulla sostanza anidra.
Questa differenza rende le due forme tecnologicamente complementari. Il citrato monopotassico può essere impiegato quando si desidera mantenere un ambiente più acido, mentre il tripotassico è particolarmente utile per tamponare l’acidità e aumentare o stabilizzare il pH.
Processo di produzione
La produzione industriale parte normalmente dall’acido citrico purificato, che viene neutralizzato con una fonte di potassio, principalmente:
idrossido di potassio;
carbonato di potassio.
La quantità di composto alcalino utilizzata determina il grado di neutralizzazione e quindi la forma di citrato ottenuta.
Il processo comprende generalmente:
preparazione della soluzione di acido citrico;
aggiunta controllata del composto di potassio;
regolazione del rapporto stechiometrico;
neutralizzazione;
filtrazione e purificazione;
concentrazione della soluzione;
cristallizzazione;
separazione dei cristalli;
essiccamento;
eventuale macinazione e classificazione granulometrica;
confezionamento.
Negli Stati Uniti, il potassium citrate alimentare è descritto dal 21 CFR §184.1625 come sale potassico dell’acido citrico prodotto mediante neutralizzazione dell’acido citrico con potassium hydroxide o potassium carbonate.
L’acido citrico utilizzato industrialmente viene generalmente ottenuto mediante fermentazione di materie prime contenenti carboidrati, seguito da processi di separazione e purificazione. L’origine fermentativa dell’acido non significa però che nel citrato di potassio finito rimangano necessariamente componenti significativi del substrato originale.
Principali sostanze contenute
I citrati di potassio di grado alimentare sono ingredienti altamente purificati, non miscele alimentari complesse.
La componente predominante è quindi lo specifico sale di potassio dell’acido citrico. Le specifiche europee richiedono un titolo minimo del 99% calcolato sulla sostanza anidra.
Nel grado commerciale possono essere presenti:
il sale di citrato specifico;
acqua di cristallizzazione, quando prevista dalla forma cristallina;
quantità molto basse di umidità;
tracce di impurezze entro i limiti delle specifiche alimentari;
oxalati entro i limiti previsti;
tracce controllate di elementi quali arsenico, piombo e mercurio.
Il componente nutrizionalmente più significativo introdotto da questi sali è il potassio.
Indicativamente, sulla base della composizione molecolare:
il citrato monopotassico contiene circa 17,0% di potassio;
il citrato tripotassico monoidrato contiene circa 36,2% di potassio.
Questo distingue nettamente l’E 332 dall’E 331: i citrati di potassio possono fornire potassio senza introdurre sodio.
Non apportano quantità significative di proteine, grassi, fibra o vitamine e non vengono normalmente utilizzati come fonte energetica.
Dati di identificazione e specifiche
| Caratteristica | E 332(i) Citrato monopotassico | E 332(ii) Citrato tripotassico |
|---|---|---|
| Denominazione alternativa | Citrato monobasico di potassio; potassio diidrogeno citrato | Citrato tribasico di potassio; potassium citrate |
| Categoria chimica | Sale monopotassico dell’acido citrico | Sale tripotassico dell’acido citrico |
| Formula molecolare | C₆H₇KO₇ | C₆H₅K₃O₇·H₂O nella forma monoidrata prevista dalle specifiche UE |
| Massa molare | 230,21 g/mol | 324,42 g/mol monoidrato |
| CAS | 866-83-1 | 6100-05-6 monoidrato; 866-84-2 anidro |
| EINECS | 212-753-4 | 212-755-5 |
| Numero E | E 332(i) | E 332(ii) |
| INS | INS 332(i) | INS 332(ii) |
| Aspetto | Polvere granulare bianca igroscopica o cristalli trasparenti | Polvere granulare bianca igroscopica o cristalli trasparenti |
| Titolo | ≥ 99% sulla sostanza anidra | ≥ 99% sulla sostanza anidra |
| pH | 3,5–3,8, soluzione all’1% | 7,5–9,0, soluzione al 5% |
| Oxalati | ≤ 100 mg/kg come acido ossalico | ≤ 100 mg/kg come acido ossalico |
| Arsenico | ≤ 1 mg/kg | ≤ 1 mg/kg |
| Piombo | ≤ 1 mg/kg | ≤ 1 mg/kg |
| Mercurio | ≤ 1 mg/kg | ≤ 1 mg/kg |
| Glutine | Assente | Assente |
| Allergeni propri | Nessuno | Nessuno |
Le specifiche europee correnti confermano l’identità delle due forme, il titolo minimo del 99%, i relativi valori di pH e i limiti di purezza.
Proprietà chimico-fisiche e tecnologiche
La principale proprietà dei citrati di potassio deriva dal sistema acido citrico/citrato, capace di funzionare come sistema tampone.
In una bevanda contenente acido citrico o acido malico, per esempio, il citrato di potassio può essere utilizzato per evitare che l’acidità diventi eccessivamente aggressiva e per mantenere più stabile il pH durante la produzione e la conservazione.
Il loro impiego può quindi consentire di separare parzialmente due aspetti che non sono identici:
pH chimico
e
acidità percepita dal consumatore.
Una formulazione può richiedere un determinato pH per ragioni tecnologiche, ma risultare sensorialmente troppo aspra. L’aggiunta di un citrato permette di creare un sistema tampone capace di modulare questo equilibrio.
I citrati possiedono inoltre capacità di complessazione di alcuni ioni metallici, proprietà dalla quale deriva la funzione sequestrante.
Possono quindi contribuire a:
stabilizzare alcune formulazioni;
limitare reazioni catalizzate da metalli;
modificare gli equilibri minerali;
migliorare la stabilità di sistemi proteici;
controllare il comportamento di calcio e altri cationi;
mantenere più uniforme il pH.
Impiego alimentare e valutazione
| Aspetto | Valutazione |
|---|---|
| Funzioni principali | Correttore di acidità, agente tampone, sequestrante e stabilizzante |
| Bevande | Regolazione del pH e moderazione dell’acidità percepita |
| Energy drink e soft drink | Può essere associato ad acido citrico e/o malico per costruire il sistema tampone |
| Bevande sportive | Può contribuire contemporaneamente al controllo del pH e all’apporto di potassio |
| Prodotti lattiero-caseari | Può modificare gli equilibri minerali e contribuire alla stabilità del sistema |
| Preparazioni di frutta e verdura | Utilizzabile nelle categorie autorizzate per controllo dell’acidità e stabilità |
| Altri impieghi | Salse, prodotti trasformati, preparazioni alimentari e specifici alimenti per l’infanzia secondo le condizioni autorizzate |
| Apporto energetico | Trascurabile nell’impiego tecnologico |
| Apporto minerale | Potassio, in quantità dipendente dalla forma e dal dosaggio |
| Sodio | Non apportato dal sale puro |
| Glutine | Assente |
| Allergeni | Nessun allergene intrinseco soggetto a dichiarazione obbligatoria |
| JECFA | ADI not limited per potassium citrate; il monopotassico è incluso nella group ADI per citric acid and bases |
| UE | E 332 autorizzato in numerose categorie; molte applicazioni sono a quantum satis, ma valgono le condizioni della specifica categoria alimentare |
| USA | Potassium citrate GRAS come ingrediente alimentare diretto secondo 21 CFR §184.1625 |
| Principale cautela nutrizionale | Valutare il contributo complessivo di potassio, soprattutto in formulazioni che ne contengono altre fonti |
Alimentazione
I citrati di potassio vengono aggiunti agli alimenti principalmente per una funzione tecnologica, non come fonte primaria di nutrimento.
Tuttavia introducono potassio, che è un minerale essenziale necessario per la normale funzione cellulare, la trasmissione nervosa, la contrazione muscolare e il mantenimento dei gradienti elettrochimici cellulari.
Questo può essere particolarmente interessante nelle formulazioni in cui si desidera evitare un eccessivo apporto di sodio: sostituire, quando tecnologicamente possibile, un sale sodico con il corrispondente sale potassico può ridurre il contributo di sodio della formulazione.
Ciò non significa però che citrato di sodio e citrato di potassio siano sempre intercambiabili in rapporto 1:1. Differenze di massa molecolare, gusto, comportamento ionico e concentrazione del catione possono richiedere una riformulazione.
Pro
Permettono un efficace controllo dell’acidità e del pH.
Possono ridurre la percezione di un’acidità eccessivamente aggressiva.
Sono molto solubili in acqua.
Sono adatti a bevande e formulazioni liquide.
Possiedono proprietà sequestranti.
Possono contribuire alla stabilità di sistemi minerali e proteici.
Introducono potassio anziché sodio.
Possono quindi essere utili in formulazioni nelle quali si desidera limitare il sodio.
Non contengono naturalmente glutine.
Non sono allergeni alimentari intrinseci.
Non apportano grassi o colesterolo.
Sono additivi alimentari ampiamente standardizzati.
Il citrato entra nelle normali vie metaboliche dell’organismo.
JECFA ha attribuito al potassium citrate un’ADI not limited.
Contro
Il principale aspetto da considerare rispetto ai citrati di sodio è che l’E 332 può apportare una quantità significativa di potassio.
Questa caratteristica è generalmente compatibile con la normale alimentazione delle persone sane, perché i reni regolano efficacemente l’escrezione del potassio in eccesso. Tuttavia, nelle persone con ridotta capacità di eliminare potassio, un’assunzione elevata può favorire iperkaliemia.
Questo problema riguarda soprattutto quantità elevate complessive provenienti da dieta, integratori, sostituti del sale e farmaci; non significa che le normali quantità tecnologiche di E 332 negli alimenti costituiscano di per sé un rischio per la popolazione generale.
Un dosaggio tecnologico eccessivo può inoltre:
alterare il gusto;
conferire note minerali o saline;
modificare eccessivamente il pH;
ridurre troppo l’acidità percepita;
modificare gli equilibri ionici della formulazione;
interferire con il comportamento di calcio e proteine.
La designazione ADI not limited/not specified non significa che qualsiasi quantità possa essere utilizzata liberamente. Devono sempre essere rispettate le categorie alimentari autorizzate, le condizioni d’uso e le buone pratiche di fabbricazione.
Sicurezza
I citrati sono strettamente legati all’acido citrico, sostanza che partecipa normalmente al metabolismo cellulare.
JECFA ha assegnato al potassium citrate un’ADI “not limited” e il citrato monopotassico è compreso nella group ADI relativa all’acido citrico e alle basi.
Nell’Unione europea, E 332 Potassium citrates è incluso nella Union list degli additivi autorizzati. In numerose categorie il livello previsto è quantum satis, ossia la quantità necessaria per ottenere l’effetto tecnologico secondo le buone pratiche di fabbricazione; esistono tuttavia categorie e applicazioni con condizioni specifiche, per cui il concetto di quantum satis non deve essere generalizzato a qualsiasi alimento.
Negli Stati Uniti, il potassium citrate è riconosciuto come ingrediente GRAS per uso alimentare diretto secondo 21 CFR §184.1625, con utilizzo conforme alle current good manufacturing practices. La FDA riconosce funzioni comprendenti pH control agent, sequestrant, nutrient supplement, flavour enhancer e emulsifier/emulsifier salt.
Potassio e soggetti sensibili
Nelle persone sane con normale funzione renale, quantità elevate di potassio provenienti dagli alimenti vengono normalmente eliminate con le urine e non sono generalmente associate a iperkaliemia.
La situazione può essere diversa in presenza di:
malattia renale cronica;
ridotta escrezione renale di potassio;
alcuni disturbi endocrini o cardiaci;
utilizzo di ACE-inibitori;
utilizzo di antagonisti del recettore dell’angiotensina;
utilizzo di diuretici risparmiatori di potassio.
In questi casi anche l’apporto alimentare complessivo di potassio può assumere maggiore importanza.
Questa considerazione riguarda l’apporto totale di potassio della dieta e non rappresenta una controindicazione generale all’E 332 nelle normali applicazioni alimentari.
Allergeni e glutine
I citrati di potassio puri sono intrinsecamente privi di glutine e non rientrano tra gli allergeni alimentari che richiedono dichiarazione specifica come caratteristica propria dell’additivo.
La conformità allergenica del grado commerciale deve comunque essere documentata dal produttore quando necessario, soprattutto se lo stabilimento tratta altre materie prime.
L’eventuale utilizzo di substrati agricoli nella produzione fermentativa dell’acido citrico non implica automaticamente che le relative proteine o gli allergeni siano presenti nel citrato di potassio purificato.
Conservazione
I citrati di potassio devono essere conservati:
in luogo asciutto;
in contenitori ben chiusi;
protetti dall’umidità;
lontano da contaminanti;
secondo le temperature e condizioni stabilite dal produttore.
Le specifiche europee descrivono entrambe le forme come igroscopiche, quindi capaci di assorbire umidità dall’ambiente.
L’assorbimento di acqua può provocare:
formazione di grumi;
riduzione della scorrevolezza della polvere;
difficoltà di dosaggio;
variazione della concentrazione effettiva per unità di peso.
Una corretta chiusura della confezione è quindi particolarmente importante.
Ambiente
L’impatto ambientale della produzione dipende principalmente dalla filiera dell’acido citrico e da quella dei composti di potassio utilizzati per la neutralizzazione.
Le principali fasi che contribuiscono all’impatto sono:
produzione fermentativa dell’acido citrico;
preparazione e purificazione delle materie prime;
produzione di idrossido o carbonato di potassio;
consumo di acqua;
concentrazione delle soluzioni;
cristallizzazione;
essiccamento;
trasporto;
gestione degli effluenti.
Il citrato in sé è strettamente collegato a sostanze che entrano nei normali cicli biologici, ma ciò non significa che l’intero processo industriale sia privo di impatto ambientale.
Conclusione
I citrati di potassio sono sali dell’acido citrico identificati come E 332 e utilizzati principalmente per controllare l’acidità, tamponare il pH, sequestrare ioni metallici e stabilizzare gli alimenti.
Il gruppo comprende esclusivamente due forme: citrato monopotassico E 332(i) e citrato tripotassico E 332(ii). Il primo presenta un comportamento maggiormente acido, mentre il secondo è più alcalino e possiede una maggiore capacità di neutralizzazione. Le specifiche europee richiedono per entrambi un titolo minimo del 99% sulla sostanza anidra.
Sono particolarmente utili nelle bevande contenenti acido citrico o acido malico, dove permettono di costruire un sistema tampone capace di stabilizzare il pH e modulare l’acidità percepita.
Rispetto ai citrati di sodio presentano inoltre una caratteristica nutrizionale importante: apportano potassio e non sodio. Il citrato monopotassico contiene teoricamente circa il 17% di potassio, mentre il citrato tripotassico monoidrato ne contiene circa il 36%.
Dal punto di vista della sicurezza, JECFA ha attribuito ai citrati di potassio una valutazione favorevole nell’ambito del gruppo dell’acido citrico e dei suoi sali, con ADI not limited. Negli Stati Uniti il potassium citrate è riconosciuto come GRAS per gli impieghi alimentari previsti.
L’aspetto da valutare nel prodotto finito è soprattutto il contributo totale di potassio, in particolare quando la formulazione contiene diversi sali potassici. Per la popolazione sana questo non rappresenta normalmente un problema alle quantità alimentari usuali, mentre l’apporto complessivo di potassio richiede maggiore attenzione nei soggetti con ridotta capacità di escrezione renale o in trattamento con determinati farmaci.
Nel complesso, i citrati di potassio sono additivi alimentari ben caratterizzati, versatili e particolarmente utili nella regolazione dell’acidità, con il vantaggio rispetto ai corrispondenti sali sodici di poter svolgere la funzione tecnologica senza aumentare direttamente l’apporto di sodio.
