食品防腐剂从广义上讲，包括能够抑制或杀灭微生物的防腐物质。但是从狭义上讲，即从对微生物的主要作用而言，防腐剂是指抑制微生物繁殖的物质，或称为抑菌剂，而杀灭微生物的物质则称为杀菌剂。
（一）食品防腐剂的抑菌原理
食品防腐剂抑菌作用主要是通过改变微生物发育曲线使微生物发育停止在缓慢增殖的迟滞期，而不进入急剧增殖的对数期，延长微生物繁殖一代所需要的时间。微生物的繁殖之所以受到阻碍，是与防腐剂控制微生物生理活动，特别是决定呼吸作用的酶系统有密切关系的。有的防腐剂可以阻止微生物酶系统活性，有的防腐剂能与微生物酶系统中的某种基相结合，有的防腐剂同时还能阻碍或破坏微生物细胞膜的正常功能等，从而起到对微生物繁殖的抑制作用。
（二）食品防腐剂的种类、特性及使用
1.食品防腐剂的分类 根据卫生标准，食品防腐剂按其来源不同可分为两类：化学合成防腐剂和天然防腐剂。
化学合成防腐剂由人工合成，种类多，包括有机和无机防腐剂约50多种，其中世界各国常用的主要化学合成防腐剂有苯甲酸钠、山梨酸钾、二氧化硫、亚硫酸盐、对羟基苯甲酸酯、硝酸盐和亚硝酸盐等。我国食品添加剂使用卫生标准中规定使用的化学合成防腐剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾和二氧化硫。
天然防腐剂是生物体分泌或体内存在的防腐物质，经人工提取后即可用作食品防腐剂，有的天然防腐物质本身就是某种食用成分，因而是一类有发展前途的食品防腐剂。现在已知的天然防腐剂物质有卵蛋白中的溶菌酶以及某些细菌分泌的抗生素（主要是枯草菌素和乳酸链球菌素），香辛料中的羰基化合物和萜类，葱、蒜、韭菜中的含硫芳香油等都能对食品起到防腐保藏作用。在这里需要指出的是由霉菌分泌的青霉素、棒曲霉素，放线菌分泌的金霉素、土霉素、氯霉素等抗生素，多属于医药。若用于食品防腐保鲜，当人们食用这种食品后会增强人体内病菌的耐药性，而影响抗生素药物的疗效，所以上述抗生素应禁止以防腐剂用于食品贮藏。
2.主要化学合成防腐剂
（1）苯甲酸及苯甲酸钠。苯甲酸和苯甲酸钠又称为安息香酸和安息香酸钠。其抑菌作用的机理是阻碍微生物细胞呼吸系统，使三羧酸循环（TCA循环）中乙酰辅酶A⁃乙酰醋酸及乙酰草酸⁃柠檬酸之间的循环过程难以进行，并阻碍细胞膜的功能。
该防腐剂为白色结晶或颗粒，略带安息香气味，性质稳定，易溶于水，为广谱抑菌剂。其抑菌效果因pH值而异，一般在低pH值范围内抑菌效果显著，最适宜pH值为2.5～4.0，pH值高于5.4时则失去对多数霉菌和酵母的抑菌作用。试验证明，pH值=4.5时苯甲酸完全抑制微生物的最低含量（质量分数）为0.05%～0.1%。
苯甲酸及其钠盐作为防腐剂比较安全，摄入体内经过肝脏，大部分在9～15h与甘氨酸结合为马尿酸随尿排出体外，剩余部分再与葡萄糖酸结合解毒。试验证明在体内无积累，但对肝功能衰弱者不太适宜。联合国粮农组织及世界卫生组织（FAO/WHO）规定，苯甲酸或苯甲酸钠按人体每千克体重日摄入量（ADI）为0～5mg，以保证食品的卫生安全。苯甲酸加热至100℃能够升华，在酸性环境中容易随水蒸气蒸发，因此操作人员需要采取戴口罩、手套等防护措施。
（2）山梨酸及山梨酸钾。山梨酸和山梨酸钾又称为花楸酸和花楸酸钾。其抑菌机理为阻碍微生物细胞中的脱氢酶系统，并与酶系统中的硫基结合，使多种重要酶系统被破坏，从而达到抑菌和防腐的要求。
该防腐剂为无色或白色结晶，无臭或稍有刺鼻的气味，对光、热稳定，但久置空气中易氧化变色。山梨酸微溶于水及有机溶剂，加热至228℃时分解；山梨酸钾易溶于水，并溶于乙醇，加热至270℃时分解。
山梨酸及其钾盐对污染食品的霉菌、酵母和好气性微生物有明显的抑菌效果，但对能形成芽孢的兼气性微生物和嗜酸乳杆菌的抑制作用甚微。山梨酸的防腐效果一般随pH值升高而降低，试验证明山梨酸的抗菌力在pH值低于5～6时最佳。(www.xing528.com)
从化学结构讲，山梨酸及其钾盐属于不饱和脂肪酸，摄入人体后能在正常的代谢过程中被氧化成水和二氧化碳，一般属于无毒害的防腐剂。联合国粮食和农业组织及世界卫生组织规定山梨酸及其钾盐的ADI值为0～25mg/kg。山梨酸及其钾盐对人体皮肤和粘膜有刺激性，要求操作人员佩戴防护眼镜。
（3）对羟基苯甲酸酯。对羟基苯甲酸酯又称为对羟基安息香酸酯或泊尼金酯，是国际上允许使用的一类食品防腐剂。由于对羟基苯甲酸的羧基与不同的醇发生酯化反应而生成不同的酯，目前在食品中应用的有对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸异丙酯、对羟基苯甲酸丁酯和对羟基苯甲酸异丁酯五种。其中，对羟基苯甲酸丁酯防腐效果最佳。
对羟基苯甲酸酯多呈白色结晶，稍有涩味，几乎无臭，无吸湿性，对光和热稳定，微溶于水而易溶于乙醇和丙二醇。其抑菌机理与苯甲酸基本相同，主要使微生物细胞呼吸酶系统与电子传递酶系统的活性受抑制，并能破坏微生物细胞膜的结构，从而起到防腐的效果。
对羟基苯甲酸酯的抑菌作用受pH值影响较小，适用的pH值范围为4～8，但酸性条件下防腐效果较好。该防腐剂属于广谱抑菌剂，对霉菌和酵母作用较强，而对细菌中的革兰阴性杆菌及乳酸菌作用较弱。试验证明，在pH值=5.5时对羟基苯甲酸丁酯完全抑制微生物需要的浓度最低，抗菌能力最强。通过动物毒理试验证明，对羟基苯甲酸酯的毒性低于苯甲酸，是较为安全的防腐剂。联合国粮食和农业组织及世界卫生组织规定对羟基苯甲酸酯的ADI值为0～10mg/kg。该防腐剂曾用于酱油、酱菜等食品的防腐，其最大用量以对羟基苯甲酸计，每千克食品为0.1g。该防腐剂性质稳定，无毒性，使用时比较安全。
（4）脱氢醋酸和脱氢醋酸钠。脱氢醋酸和脱氢醋酸钠为白色、无味、无臭化合物。脱氢醋酸易溶于乙醇，难溶于水，但在碳酸氢钠水溶液中易溶；脱氢醋酸钠易溶于水、甘油、丙二醇，微溶于乙醇。
它们防腐效果主要是由三羟基甲烷结构与金属离子发生螯合作用从而损害微生物的酶系统的。两者有较强的抗菌力，而对霉菌、酵母的抗菌力尤强，0.1%的含量可有效地抑制霉菌，而抑制细菌的含量（质量分数）为0.4%。
脱氢醋酸和脱氢醋酸钠是一种毒性很低的对热较稳定的防腐剂。当pH值在酸性范围内时，其抗菌力最强。腐乳、什锦酱菜、原汁橘酱允许用量：0.3g/kg（以脱氢醋酸计）。
3.天然有机防腐剂
（1）酒精。酒精是蛋白质的变性剂，其含量（质量分数）在60%～95%的范围内都有杀菌作用（最有效的杀菌浓度（质量分数）为70%～80%）。含有酒精成分（质量分数）30%以上的蒸馏酒，可以抑制一切微生物的繁殖。当食品中酒精浓度（质量分数）达1%～2%时，便可对葡萄球菌、大肠杆菌、假单孢菌属等具有杀死作用，如此食品可延长保藏期2～3倍。
（2）有机酸。有机酸对微生物的生长、繁殖影响很大。各种微生物都有自己的最适生长条件以及上限和下限pH值范围，因种类不同，其差别较大。例如，乳酸菌等产酸菌的生长下限可低至pH值=3.3～4.0；霉菌、酵母的生长下限在pH值=1.6～3.2之间（多数是pH值=2.0附近）。微生物可以进行生长繁殖的下限pH值还因酸的种类而异。例如，沙门菌最适pH值为在柠檬酸的情况下pH值=4.1，而在乳酸情况下pH值=4.4，在醋酸情况下pH值=5.4，在丙酸情况下pH值=5.5，显然柠檬酸和丙酸之间pH值相差达1.4。有机酸发酵的食品（渍物、酸乳酪等）在成熟过程中，由于发酵作用，赋予食品以特有的香气的同时也赋予食品酸味，使pH值下降，从而提高了保藏性。用醋渍或添加醋作调味的食品，当pH值下降到3.0以下时，亦可获得良好的保藏性。
（3）辛辣成分。香辛料在通常的使用浓度下无明显的静菌效果。但若食品中同时添加食盐或经烟熏处理，就可获得显著的防腐效果。其作用的大小因香辛料种类的不同而异，另外还视微生物的种类而异。如肉桂皮和丁香中含有肉桂醛及丁香酚，大蒜中含有蒜氯酸和蒜辣素，较其他香辛料有更强的静菌作用。
（4）海藻糖。海藻糖是一种无毒低热值的二糖，它的良好防腐作用是由其抗干燥特性决定的。它可在干燥生物分子的失水部位形成氢链连接，构成一层保护膜，并能形成一层类似水晶的玻璃体。因此它对于冷冻、干燥的食品来说，不仅能起到良好的防腐作用，而且还可防止品质发生变化。
（5）甘露聚糖。甘露聚糖是一种无色无毒无臭的多糖。以0.05%～1%（质量分数）的甘露聚糖水溶液喷、浸涂布于生鲜食品表面或掺入某些加工食品中，能显著地延长食品保鲜期。如草莓用0.05%（质量分数）的甘露聚糖水溶液浸渍10s，经风干，贮存1周，仅表皮稍失光泽，3周也未见长霉；而对照组2天后失去光泽，3天即开始发霉。
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