化學類食品防腐劑一般可分為三大類，分別是酸性防腐劑、酯型防腐劑、無機鹽防腐劑。

2.1.1 酸性防腐劑及其作用機理

酸性防腐劑如苯甲酸、山梨酸和丙酸以及它們的鹽類。這類防腐劑的特點是體系酸性越大，其防腐效果越好，而在堿性條件下幾乎無效。
（1）苯甲酸
苯甲酸又名安息香酸，其抑菌機理是使微生物細胞的呼吸系統發生障礙，使三羧酸循環中乙酸輔酶A→乙酸醋酸及乙酸
草酸→檸檬酸之間的循環過程難以進行，并阻礙細胞膜的正常生理作用[1]。由于其有效成分是未解離的苯甲酸分子，所以在酸性食品中使用效果好，對酵母、霉菌都有效。但因有疊加中毒現象的報道，在使用上有爭議，雖各國都允許使用，但應用范圍越來越窄。在我國，因其價格低廉，仍廣泛使用于汽水、果汁類、醬類、罐頭和酒類的防腐[2]。
（2）山梨酸
山梨酸是不飽和脂肪酸，其抑菌機理是透過細胞壁，進入微生物細胞壁內，利用自身的雙鍵與微生物細胞中酶的巰基形成共價鍵，使其喪失活性，破壞含有硫氫基的酶類，從而抑制微生物的生長。山梨酸是目前國際上公認最安全的化學防腐劑之一，主要抑制霉菌和酵母。但是在微生物過多的情況下發揮不了作用，因此它適用于有良好衛生條件和微生物數量較少的食品中[3]，目前主要用于高端食品中。
（3）丙酸鹽
丙酸鹽的有效成分是丙酸，它必須在酸性環境中才能產生抑菌作用。單體丙酸分子可以在霉菌細胞外形成高滲透壓，使霉菌細胞內脫水，失去繁殖力，且還可以穿透霉菌細胞壁,抑制細胞內的活性。目前主要用于面包、糕點類食品的防腐保鮮。

2.1.2 酯型防腐劑及其作用機理

酯型防腐劑主要包括對羥基苯甲酸酯類、沒食子酸酯、抗壞血酸棕櫚酸酯等。這類防腐劑的特點就是在很寬的pH 值范圍內都有效，毒性也比較低。對羥基苯甲酸酯類也稱尼泊金酯，其抑菌機理主要是使微生物細胞呼吸系統和電子傳遞酶系統的活動受阻，抑制了絲氨酸的吸收和三磷酸腺苷的產生，從而破壞微生物細胞膜的結構，起到防腐的作用。Ramos J L[4]等在對該類物質的定量結構活性的研究表明，由反相HPLC 測的親脂性參數與它們抗單核細胞增生李斯特菌性有顯著關系。對羥基苯甲酸酯類的溶解性隨酯基碳鏈長度的增加而下降，抗菌效果則于分子中醇鏈長度成正比，毒性與醇鏈長度成反比[5]。目前我國國標規定,對羥基苯甲酸酯類系列中只有乙酯、丙酯可以用于食品中。
 
2.1.3 無機鹽防腐劑及其作用機理

無機鹽防腐劑主要包括含硫的亞硫酸鹽、焦亞硫酸鹽等。其有效成分是亞硫酸分子，亞硫酸的殺菌作用機理主要是消耗食品中O2 使好氣性微生物因缺氧而致死，并能抑制某些微生
物生理活動中酶的活性。由于使用這些鹽后殘留的二氧化硫能引起過敏反應，尤其是對哮喘病人，因此現在一般只將其列入特殊的防腐劑中。例如，廣西地方標準DB 45/319- 2007《鮮濕米粉質量安全要求》中就規定米粉中SO2 的殘留量要低于方法檢出限。

2.2 天然食品防腐劑
天然食品防腐劑一般是從植物、動物、微生物中直接分離提取的，具有防腐作用的一類物質，也稱作生物防腐劑，是食品防腐劑開發的主要方向之一。根據來源可分為3 種類型：動物源天然防腐劑、植物源天然防腐劑、微生物源天然防腐劑。

2.2.1 動物源天然防腐劑
動物源天然防腐劑是指從動物體內提取出來的防腐劑。常用的主要包括：蜂膠、魚精蛋白、殼聚糖等。
（1）蜂膠及其作用機理
蜂膠是蜜蜂用從植物幼芽與樹干上采集的樹脂，混入其上顎分泌物和蜂蠟加工而成的具有芳香氣味的膠狀固體物[6]。其化學成分極為復雜，主要成分約20 種黃酮，同時含有維生素、礦物質、氨基酸等營養物質。研究表明，蜂膠中含有大量活躍的還原因子，因其具有較強的抗氧化性，可用作油脂和其他食品的天然抗氧化劑。Lim[7]等指出蜂膠液能阻止豬油和棕櫚油氧化，防止肉制品脂肪氧化變質。蜂膠多酚類化合物具有抑制和殺滅細菌的作用，經過降解其最終產物是苯甲酸，是一種天然防腐劑。蜂膠可使被保鮮物表面形成一層及薄的膜，起到了阻氧、阻礙微生物、減少水分蒸發及營養損失的作用，從而延長了畜產和水產的保鮮時間，防止其腐敗變質。Yang[8]等研究了蜂膠對魷魚干的作用，發現蜂膠液不僅能抑制魷魚干的微生物繁殖，還能保持原有水分、品質和風味不變。
（2）魚精蛋白及其作用機理
魚精蛋白發現于1870 年，20 世紀中期作為防腐劑引起關注。魚精蛋白是在鮭、鱘、鯡等魚精子細胞中提取的一種細小而簡單的堿性球形蛋白，具有無臭、無味、熱穩定性好、安全無毒的特點。在中性和堿性環境中有很強的抑菌能力。研究發現魚精蛋白可與細胞膜中某些涉及運輸或生物合成系統的蛋白質作用，使這些蛋白的功能受損，從而抑制細胞的新陳代謝而使細胞死亡[9]。其主要應用于面制品、肉和肉制品、乳與乳制品等食品的防腐保鮮。
（3）殼聚糖及其作用機理
殼聚糖又叫甲殼素，是從蟹殼、蝦殼中提取的一種多糖類物質[10]。具有較強的抗菌作用，在濃度為0.4%時對大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌均有較強的抑制作用。其抑制機理主要為殼聚糖能夠在物體表面形成半透膜，這層半透膜能夠有效阻止病菌的侵入和生長。我國于1991 年批準使用的甲殼素是一種無毒性，優良的天然果蔬防腐劑。
 
2.2.2 植物源天然防腐劑
研究植物提取物作為防腐劑是國內外開拓食品防腐劑新領域的研發熱點。國內外許多研究者在這方面進行了大量的研究工作,也取得了大量成果。
（1）茶多酚及其作用機理
茶多酚是從茶葉中提取的多酚類復合體,大約占茶葉干重的20%～30%[11]。對枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、炭疽病菌等有抑制作用[12]。茶多酚具有抗氧化的原因是由于含有60%～70%的兒茶素物質，它的抑菌機理為其分子結構中的酚性羥基特有的供氫體能與脂肪酸在自動氧化過程中產生的游離基結合，中斷脂肪酸氧化的連鎖反應，抑制其氧化物的形成，達到抗氧保鮮的目的。王紹美[13]等研究發現，將茶多酚應用在水果、蔬菜的保鮮方面，可以抑制細菌繁殖，保持其色澤，同時由于其具有多個酚羥基，具有供氧活性，可以將分子中的氫直接提供給果實中的Vc，減少其損失。
（2）香辛料及其作用機理
香辛料一般指生長在熱帶或亞熱帶的芳香植物的根、樹皮、種子或果實, 具有調味增香的作用,其中不少種有抑菌防腐作用。香辛料的抑菌成分主要有丁香酚、異冰片、茴香腦、肉桂醛等，將這些成分協同起來可得到效果更好的防腐劑。通過近些年的研究發現,香辛料能抑菌防腐,真正起作用的是其精油,而目前研究與開發食品防腐劑使用的大多也是香辛料的精油或者提取物。對芳香植物精油的抗菌性能進行的研究表明,在水相中的溶解度與精油中有效成分透過細胞而進入菌體的能力直接相關, 而抗菌性則基于抗菌劑在菌體細胞膜雙層磷脂中的溶解度，精油中的類萜類降低生物膜的穩定性,從而干擾了能量代謝的酶促反應。
（3）中草藥及其作用機理
多年來,我國學者對中草藥抗菌作用進行了大量研究工作,發現多種中草藥具有抑菌作用,其抑菌范圍廣,對常見病原菌淋病球菌、痢疾桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌以及黃曲霉等都有較強的抑制作用。中草藥天然食品防腐劑抗菌的作用機理,目前普遍認為中草藥存在抑菌活性的多數是疏水性小分子有機化合物且對微生物細胞膜組織具有干擾作用甚至使其溶,從而對微生物起到抑制或殺死作用[2]。
（4）其他植物提取物
銀杏葉、竹葉、苦瓜、荷葉、蘆薈等植物提取物具備天然食品防腐劑的特點，應用前景廣闊。如銀杏葉提取物對食品中常見的致病菌，金黃色葡萄球菌、變形桿菌、大腸桿菌、產氣桿菌等都有明顯的抑制作用。
 
2.2.3 微生物源防腐劑
微生物防腐劑具有安全、高效和健康的特點。常見的有細菌素、乳酸鏈球菌素、納他霉素等。
（1）細菌素
由細菌產生的抑菌物質稱為細菌素，它是一種多肽或多肽與糖和脂的復合物，由包括乳酸菌在內的很多種細菌合成[14]。細菌素具有生化性能和遺傳性能，絕大多數細菌素都沒有毒性。
（2）乳酸鏈球菌素
乳酸鏈球菌素是世界公認安全的天然食品防腐劑。1951年首先將乳酸鏈球菌用作食品防腐劑，成功控制了由肉毒梭菌引起的奶酪膨脹腐敗。我國于20 世紀90 年代批準使用。乳酸鏈球菌素的抑菌主要是通過干擾細胞膜的正常功能，造成細胞膜的滲透、養分流失和膜電位下降，導致致病菌和腐敗菌死亡；乳酸鏈球菌素和溶菌酶一起作用，有協同作用，可以
更有效地防止食品腐敗，對食品的色、香、味、口感無不良影響，已廣泛應用于乳制品、罐頭制品、魚類制品和酒精飲料中
（3）納他霉素
納他霉素, 也稱匹馬菌素、游霉素，是由納他鏈霉菌受控發酵制得一種白色至乳白色的無臭無味的結晶粉末,商品名稱為霉克，是一種高效的真菌抑制劑。納他霉素的抑菌機理主要是與真菌的麥角甾醇以及其他甾醇基團結合,阻遏麥角甾醇的生物合成，從而使細胞膜畸變,最終導致滲漏,引起細胞死亡，它能有效抑制和殺死酵母菌、霉菌及其它絲狀真菌。目前已廣泛應用于乳制品、罐裝食品、啤酒釀造、方便食品、焙烤食品等領域的防腐保鮮。