L'acido citrico (acido 2-idrossi-1,2,3-propano-tricarbossilico) è un prodotto metabolico primario, acido organico tricarbossilico inodore e si ricava dal succo di limone (dal cui nome latino citrus deriva il nome), da altri frutti, dal succo di bietola e da altri vegetali. 

E' un composto chimico commerciale nato in Inghilterra intorno al 1826 da limoni italiani importati, comunemente prodotto a base di fermentazione microbica, con bassa tossicità ed elevata solubilità. Per la sua produzione vengono utilizzati un gran numero di microrganismi, tra cui batteri e funghi quali A. wentii,  Aspergillus niger (utilizzato a livello industriale fin dal 1919 soppiantando il limone)  i cui ceppi sono in grado di produrre acido citrico, utilizzando la fermentazione allo stato solido, dalla sansa dell'uva, da rifiuti di ananas, dalla sansa di mela , manioca ecc. 

La prima produzione industriale di acido citrico avvenne solo nel 1890, quando il chimico tedesco Carl Wehmer scoprì che poteva essere prodotto dalla fermentazione dello zucchero ad opera della muffa Aspergillus niger. Ancora oggi, questo è il metodo principale di produzione dell'acido citrico. Ecco le fasi:

• Fermentazione: il processo inizia con la fermentazione di una fonte di carboidrati. La muffa Aspergillus niger viene utilizzata per fermentare una soluzione di zucchero. La muffa metabolizza lo zucchero e, come sottoprodotto, produce acido citrico.
• Filtrazione e precipitazione: dopo il processo di fermentazione, la soluzione viene filtrata per rimuovere la muffa e altri solidi. Alla soluzione filtrata viene poi aggiunto idrossido di calcio per far precipitare il citrato di calcio.
• Conversione in acido citrico: il citrato di calcio viene fatto reagire con l'acido solforico per produrre acido citrico e solfato di calcio, che precipita dalla soluzione.
• Purificazione: la soluzione risultante viene purificata attraverso una combinazione di processi di filtrazione, evaporazione e cristallizzazione per produrre acido citrico puro.
• Essiccazione e confezionamento: l'acido citrico purificato viene quindi essiccato e confezionato per l'uso.

In natura, l'acido citrico viene prodotto nel metabolismo di quasi tutti gli esseri viventi attraverso il ciclo dell'acido citrico, un'importante sequenza di reazioni biochimiche che consente alle cellule di estrarre energia da carboidrati, grassi e proteine.

L'acido citrico può essere anche prodotto con varie specie di lievito (ad esempio sintetizzato dal lievito non convenzionale Yarrowia lipolytica (1) da un polisaccaride ampiamente disponibile e rinnovabile, l'inulina), dal glicerolo, dal dicloroacetone simmetrico, 

E' l'acido  organico più utilizzato e la sostanza chimica più prodotta su scala industriale.

A cosa serve e dove si usa

Alimentazione

Ingrediente inserito nella lista degli additivi alimentari europei come E300 antiossidante.

Medicina e Farmaceutica

Viene utilizzato generalmente come antiossidante e come :

• regolatore dell'acidità (pH) nel settore alimentare e farmaceutico.  In particolare,  viene utilizzato in formulazioni farmacologiche come le formulazioni "gommose" e per sopprime il gusto amaro di alcuni ingredienti. In tal modo si ottiene l'effetto di "esaltatore di sapidità"

  I «regolatori dell’acidità» sono sostanze che modificano o controllano l’acidità o l’alcalinità di un prodotto alimentare.

• eccipiente in prodotti farmaceutici con funzioni di anticoagulante, antiossidante, conservante
• anticoagulante, guarigione da ferite con riferimento al pH da ferite, importante indicatore dei processi biochimici di guarigione, trasfusioni (2)
• preparazione di polveri effervescenti
• conservante nel settore alimentare. Etichettato come E330 nella lista degli additivi alimentari europei, approvato dalla FAO/OMS, viene ritenuto un additivo sicuro.
• antiossidante del vino in enologia per prevenire il deterioramento ossidativo del sapore o del colore
• igienizzante nei detersivi per la casa
• rimozione dell'arsenico nell'acqua potabile (3) 
• elemento nutrizionale delle piante (4) 

Sono state anche studiate le sue relazioni nei disturbi del metabolismo energetico (5).

Nel corpo umano l'acido citrico svolge un ruolo importante del ciclo dell'acido tricarbossilico nel meccanismo di produzione di energia durante il metabolismo cellulare. Questo studio di ricercatori giapponesi ha esaminato gli effetti, sulla fatica fisica, di due sostanze anti-fatica coinvolte nel metabolismo cellulare, l'acido citrico e la l-carnitina. I risultati hanno dimostrato che l'acido citrico ha ridotto lo stress fisiologico, mentre la carnitina non ha raggiunto gli stessi risultati positivi (6).

Cosmetica

Regolatore dell'acidità (pH), conservante, antiossidante.

Agente tampone. Ingrediente che può portare una soluzione alcalina o acida a un determinato livello di pH e impedirne la modifica, in pratica uno stabilizzatore di pH.

Agente chelante. Ha la funzione di evitare reazioni instabili e migliorare la biodisponibilità di componenti chimici all'interno di un prodotto, elimina i cationi di calcio e magnesio che possono causare una velatura nei liquidi limpidi.

Regolatore di pH. Questo ingrediente tende a riportare il pH di una formulazione cosmetica, al valore ottimale. Il valore corretto del pH è determinante essenziale per la sintesi lipidica nello strato corneo. I valori medi del pH fisiologico del viso oscillano tra 5,67 e 5,76. La fibra capillare ha un pH di 3,67.

Fragranza. Ha un ruolo decisamente importante nella formulazione di prodotti cosmetici in quanto consente di migliorare, mascherare o aggiungere profumo al prodotto finale aumentandone la commerciabilità.  Il consumatore si aspetta sempre di trovare un profumo gradevole in un prodotto cosmetico.

Sicurezza

La relazione del 21 Gennaio 2009 del comitato degli esperti SCCP sulla sicurezza dell'acido citrico nei prodotti cosmetici conclude così:

"Sulla base dei dati presentati, non è possibile valutare la sicurezza dell'acido citrico (e) del citrato d'argento.  Prima di poter giungere a una conclusione definitiva, è necessario un test di mutazione genetica in vitro nei mammiferi per escludere il potenziale di mutazione genetica."

Su questo acido sono stati selezionati gli studi più rilevanti con una sintesi dei contenuti:

Acido citrico studi

Industrialmente l'acido citrico si presenta in forma di polvere bianca, o cristalli bianchi

Caratteristiche tipiche ottimali del prodotto commerciale Acido citrico

• Formula molecolare : C₆H₈O₇
• Formula lineare : CH₂COOH-C(OH)COOH-CH₂COOH
• Peso molecolare : 192.123 g/mol
• CAS :  77-92-9  3458-72-8   6018-92-4 
• UNII PQ6CK8PD0R
• EC Number: 201-069-1    200-066-2
• DSSTox Substance ID: DTXSID5020106
• MDL number  MFCD00011669
• PubChem Substance ID 201-069-1
• InChI=1S/C6H8O6/c7-1-2(8)5-3(9)4(10)6(11)12-5/h2,5,7-10H,1H2/t2-,5+/m0/s1 
• InChl Key      CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N
• SMILES    C(C(C1C(=C(C(=O)O1)O)O)O)O
• IUPAC   (2R)-2-[(1S)-1,2-dihydroxyethyl]-3,4-dihydroxy-2H-furan-5-one
• ChEBI    29073
• Beilstein    782061
• FEMA 2109
• eCl@ss   39021801

Sinonimi:

• E330
• Anhydrous citric acid
• 1,2,3-Propanetricarboxylic acid, 2-hydroxy-
• 2-hydroxy-1,2,3-propanetricarboxylic acid
• 2-Hydroxytricarballylic acid
• 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid
• PubChem Substance ID: 329768287
• EC Number: 201-069-1
• MDL number: MFCD00011669 

Bibliografia___________________________________________________________________

(1) Rakicka M, Wolniak J, Lazar Z, Rymowicz W. Production of high titer of citric acid from inulin. BMC Biotechnol. 2019 Feb 11;19(1):11. doi: 10.1186/s12896-019-0503-0.

(2) Aniort J, Petitclerc T, Créput C. Safe use of citric acid-based dialysate and heparin removal in postdilution online hemodiafiltration. Blood Purif. 2012;34(3-4):336-43. doi: 10.1159/000345342. . [Epub ahead of print]

(3) Majumder S, Nath B, Sarkar S, Islam SM, Bundschuh J, Chatterjee D, Hidalgo M. Application of natural citric acid sources and their role on arsenic removal from drinking water: a green chemistry approach. J Hazard Mater. 2013 Nov 15;262:1167-75. doi: 10.1016/j.jhazmat.2012.09.007.

(4) Tapia Y, Eymar E, Gárate A, Masaguer A. Effect of citric acid on metals mobility in pruning wastes and biosolids compost and metals uptake in Atriplex halimus and Rosmarinus officinalis. Environ Monit Assess. 2013 May;185(5):4221-9. doi: 10.1007/s10661-012-2863-y.

(5) Siekmeyer M, Petzold-Quinque S, Terpe F, Beblo S, Gebhardt R, Schlensog-Schuster F, Kiess W, Siekmeyer W. Citric acid as the last therapeutic approach in an acute life-threatening metabolic decompensation of propionic acidaemia. J Pediatr Endocrinol Metab. 2013;26(5-6):569-74. doi: 10.1515/jpem-2012-0148.

(6) Sugino T, Aoyagi S, Shirai T, Kajimoto Y, Kajimoto O. Effects of Citric Acid and l-Carnitine on Physical Fatigue. J Clin Biochem Nutr. 2007 Nov;41(3):224-30. doi: 10.3164/jcbn.2007032.