Fatti : A.- Fallita la procedura di conciliazione prescritta dalla legge, il 15 aprile 1997 34 casse malati, rappresentate dalla Federazione cantonale ticinese degli assicuratori malattia (FTAM), e quest'ultima dall'avvocato Mario Molo, hanno inoltrato al Tribunale arbitrale in materia di assicurazione contro le malattie e gli infortuni del Cantone Ticino una petizione con la quale hanno chiesto l'accertamento della violazione, da parte del dott. F._, medico specialista in pediatria, del precetto del trattamento economico negli anni 1992 e 1993 e, di conseguenza, la condanna di quest'ultimo a rifondere alle attrici in solido fr. 58 635. 90 per il 1992 e fr. 55 862. 93 per il 1993. Assistito dall'avv. Fausto Barchi, il convenuto si è integralmente opposto alle domande attoree negando in particolare di aver esercitato in modo non economico e contestando l'esattezza e l'eterogeneità dell'elenco dei medici censiti nel gruppo 16/66 che compongono la pediatria, nonché il metodo statistico applicato. Terminati lo scambio degli allegati e l'istruttoria, mediante giudizio 13 gennaio 1999, l'autorità arbitrale ha integralmente accolto la petizione. I primi giudici non hanno ritenuto opportuno far allestire una perizia analitica, ritenendo che quella allestita dalle Casse malati sulla base del metodo statistico costituisse, conformemente alla giurisprudenza, prova sufficiente per decidere. Di conseguenza sono state respinte sia la richiesta di ispezione delle cartelle cliniche dei pazienti da parte di uno specialista in statistica sia la contestazione dell'elenco dei medici nella categoria 16/66. B.- Il dott. F._, assistito dall'avv. Piero Colombo, insorge al Tribunale federale delle assicurazioni con ricorso di diritto amministrativo. Postula in via principale che il giudizio arbitrale venga dichiarato nullo e che di conseguenza gli atti vengano rinviati al Tribunale arbitrale affinchè, in altra composizione, esperisca un complemento istruttorio e statuisca di nuovo. In via subordinata chiede l'annullamento del giudizio controverso e la reiezione della petizione delle Casse per carenza di legittimazione. Ancor più subordinatamente pretende l'annullamento della pronunzia arbitrale e il rigetto nel merito della petizione con rinvio della causa al primo giudice per nuovo giudizio, previa assunzione di una perizia analitica. Nelle sue osservazioni il Tribunale arbitrale, respinti gli addebiti formali mossi dall'insorgente, postula la disattenzione del gravame. Anche le Casse chiedono la conferma del giudizio impugnato, mentre che l'Ufficio federale delle assicurazioni sociali ha rinunciato a determinarsi. In sede di replica e duplica le parti si sono sostanzialmente riconfermate nelle rispettive posizioni.