食品腐败是一个复杂而不可避免的过程。尽管现代食品加工领域大量采取多种保鲜技术，每年仍有大量食物由于微生物的污染而腐败变质。全世界有10～20％的食品损失源于各种腐败变质。值得指出的是，几乎所有微生物都会在一定条件下引起食物变质。已有数据表明，我国食物中毒事件中40%以上是由于微生物污染引起，而防止微生物污染的有效方法之一是科学使用食品防腐剂。
根据食品防腐剂的不同来源，可将其分为化学防腐剂和天然防腐剂。其中，化学防腐剂又可以进一步分为无机和有机两大类。在无机防腐剂中主要有二氧化硫、亚硫酸盐及亚硝酸盐等，但一般而言无机防腐剂副作用较大，使用范围比较有限。目前常用的化学防腐剂为有机防腐剂，主要有山梨酸及山梨酸盐、苯甲酸及苯甲酸盐、脱氢乙酸钠、双乙酸钠、丙酸及丙酸盐、单辛酸甘油脂等。但这些有机酸类防腐剂由于主要是通过改变氢离子浓度来抑制微生物生长，因此使用范围受到限制，对于大量pH接近中性的食品防腐效果很差。
生物食品防腐剂是指主要来自动植物和微生物具有抗菌活性的物质。动物源防腐剂主要有溶菌酶、鱼精蛋白、壳聚糖和蜂胶等；植物源食品防腐剂主要是来源于肉桂醛、辣椒、竹叶、大蒜等植物的提取物。
美国市场研究咨询机构透明市场研究(Transparency Market Research)公司报告显示，在全球食品防腐剂市场上，食品防腐剂的需求量不断增加，市值将从2013年的20亿美元增至2020年的25.6亿美元。北美依然是最大的市场，随后是拥有一定市场份额的亚太地区。亚太地区的新兴市场，包括中国和印度在内，增长速度最快。欧洲市场的增长率为2.2%，主要是依靠天然防腐剂。我国的防腐剂企业约有100多家，总产量接近50万吨，防腐剂市场约占整个食品添加剂市场的4%。化学防腐剂苯甲酸钠、山梨酸钾、丙酸钙依然是市场主流。
根据食品安全国家标准食品添加剂使用标准（GB 2760-2014）国内目前允许的天然防腐剂包括植物中提取的肉桂醛、动物中提取的溶菌酶、微生物提取的纳他霉素、乳酸链球菌素、ε-聚赖氨酸及其盐酸盐。但由于种种原因，目前广泛使用生物防腐剂是乳酸链球菌素、纳他霉素、ε-聚赖氨酸及其盐酸盐。
纳他霉素（Natamycin）又称匹马菌素（Pimaricin）、游链霉素，是由纳塔尔链霉菌、褐黄孢链霉菌等链霉菌经过发酵得到的一种次级代谢产物，能够有效抑制丝状真菌和酵母菌的生长及真菌毒素的产生。纯品纳他霉素外观近白色或奶油黄色，为无色无味结晶粉末。
纳他霉素在食品中的用量和使用范围
食品分类号 |
食品名称 |
最大使用量/(g/kg) |
备注 |
01.06 |
干酪和再制干酪及其类似品 |
0.3 |
表面使用,残留量<10mg/kg |
07.02 |
糕点 |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
08.03.01 |
酱卤肉制品 |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
08.03.02 |
熏、烧、烤肉类 |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
08.03.03 |
油炸肉类 |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
08.03.04 |
西式火腿(熏烤、烟熏、蒸煮火腿)类 |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
08.03.05 |
肉灌肠类 |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
08.03.06 |
发酵肉制品类 |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
12.10.02.01 |
蛋黄酱、沙拉酱 |
0.02 |
残留量≤10mg/kg |
14.02.01 |
果蔬汁(浆) |
0.3 |
表面使用,混悬液喷雾或浸泡,残留量<10mg/kg |
15.03 |
发酵酒 |
0.01g/L |
纳他霉素在医药领域主要以悬浮剂、软膏、乳剂等制剂形式应用于皮肤病和粘液膜的真菌感染。
纳他霉素还可作为饲料防霉剂和农产品防霉保鲜剂，还可应用于畜牧及家禽养殖（酵母白念珠菌引起的嗉囔真菌疾病和霉菌引起的趾肢病）等领域。
乳酸链球菌素（Nisin）是一种天然抗菌肽，主要是由乳酸乳球菌乳酸亚种产生的，又称乳酸链菌肽，由34个氨基酸残基组成，可有效地抑制革兰氏阳性细菌以及产芽孢的枯草芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌的生长。
乳酸链球菌素在食品中的用量和使用范围
食品分类号 |
食品名称 |
最大使用量/(g/kg) |
备注 |
01.0 |
乳及乳制品(01.01.01、01.01.02、13.0涉及品种除外) |
0.5 |
|
04.03.02.04 |
食用菌和藻类罐头 |
0.2 |
|
06.04.02.01 |
杂粮罐头 |
0.2 |
|
06.04.02.02 |
其他杂粮制品(仅限杂粮灌肠制品) |
0.25 |
|
06.07 |
方便米面制品(仅限方便湿面制品) |
0.25 |
|
06.07 |
方便米面制品(仅限米面灌肠制品) |
0.25 |
|
08.02 |
预制肉制品 |
0.5 |
|
08.03 |
熟肉制品 |
0..5 |
|
09.04 |
熟制水产品(可直接食用) |
0..5 |
|
10.03 |
蛋制品(改变其物理性状) |
0.25 |
|
12.03 |
醋 |
0.15 |
|
12.04 |
酱油 |
0.2 |
|
12.05 |
酱及酱制品 |
0.2 |
|
12.10 |
复合调味料 |
0.2 |
|
14.0 |
饮料类(14.01包装饮用水除外) |
0.2 |
固体饮料按冲调倍数增 加使用量 |
乳酸链球菌素在日化、造纸、农业饲料、医疗等方面的应用也进行了一些探索。在日化领域悦己生物爽口牙膏在牙膏中加入了乳链菌肽、ε-聚赖氨酸，普鲁兰多糖。造纸方面，Nisin作为造纸助剂，提高工业造纸的质量；在农业饲料方面，Nisin作为饲料添加剂可以抑制瘤胃中有害菌的生长，提高利用率，减少饲料中抗生素和有害物质的用量；在医疗方面，可以治疗特应性皮炎，以及胃溃疡引起的，与免疫功能缺陷相关的结肠感染等等疾病。
ε-聚赖氨酸（ε-Poly-L-lysine，ε-PL）是一种由25-35个L-赖氨酸通过ε-氨基和α-羧基缩合而成的碱性聚酰胺。ε-PL 由于其良好的热稳定性、安全性和广谱抑菌性，抑菌谱广、对G 、G-、酵母菌以及黑曲霉等均有不同程度的抑制作用。日本、韩国和美国等国家先后批准其作为食品防腐剂广泛应用。我国在2014 年4月批准ε-聚赖氨酸及其盐酸盐作为食品添加剂新品种。
