Los aditivos alimentarios químicos pueden derivarse de fuentes sintéticas o naturales, y generalmente se usan para uno de cuatro propósitos. Sirven como conservantes de alimentos para prolongar la vida útil y evitar el deterioro en condiciones de calor y humedad, se usan como agentes colorantes y potenciadores del sabor, o se agregan para aumentar el valor nutricional de los alimentos. Los alimentos procesados tienden a tener muchos aditivos alimentarios químicos que se introducen en productos en pequeñas cantidades, pero los aditivos alimentarios más comunes a granel son aquellos diseñados como potenciadores del sabor. Estos incluyen azúcar natural, jarabe de maíz alto en fructosa y edulcorantes artificiales como el aspartamo. Otros potenciadores del sabor comunes incluyen glutamato monosódico (MSG) y especias naturales con orígenes sintéticos o naturales, como los sabores menta, almendra y vainilla.
Si bien los edulcorantes son la categoría más común de aditivos alimentarios, otros dos agregados específicamente para beneficios para la salud también están muy extendidos. Estos incluyen el yodo mineral, que generalmente se agrega como yoduro de potasio para servir como conservante y para prevenir enfermedades de la tiroides causadas por la falta del compuesto en la dieta, y vitamina D, que se agrega a la leche para prevenir enfermedades óseas y Promover la salud de los ojos y la piel. Tanto el yodo como la vitamina D se han agregado a los alimentos en los EE. UU. Desde las décadas de 1920 y 1930.
Otra área clave donde se usan aditivos naturales para fortalecer el valor nutricional de un alimento es con la adición de vitaminas B, hierro y ácido fólico a la harina blanca procesada. La mayoría de estas vitaminas están naturalmente presentes en la harina, pero se pierden durante el proceso de molienda. Se han agregado nuevamente al producto final desde la década de 1940 para prevenir enfermedades como la pelagra y el beriberi en niños y adultos, y la espina bífida en los recién nacidos.
Mientras que los aditivos artificiales pueden caer dentro de un rango de aproximadamente 20 categorías diferentes. desde agentes antiaglomerantes hasta emulsionantes y humectantes, varios de los más comunes se utilizan para evitar que las grasas y aceites naturales de los alimentos se echen a perder. Estos aditivos alimentarios químicos incluyen hidroxianisol butilado (BHA) e hidroxitolueno butilado (BHT), así como sustitutos de grasas que saben a grasas como los ésteres de olestra y esteroles. Otros aditivos químicos para alimentos que se usan como sustitutos de grasas y como estabilizadores o conservantes de alimentos son las gomas adquiridas de varias plantas, como las algas marinas. Estos incluyen carragenano, goma guar, goma de algarrobilla y otros aditivos conocidos como xantano y goma arábiga.
De los cientos de diferentes aditivos químicos para alimentos, se sabe que dos categorías de conservantes que se usan comúnmente causan problemas de salud en exceso. Estos incluyen compuestos de nitrato de sodio, que pueden cumplir la función múltiple de ser conservantes, agentes colorantes y agentes aromatizantes al mismo tiempo, y se usan ampliamente en carnes curadas y en otros lugares para prevenir el crecimiento bacteriano. Los sulfitos son otra categoría amplia de aditivos químicos para alimentos que se usan para prevenir la decoloración en las frutas secas y para mantener frescos los mariscos como los camarones y la langosta. Estos compuestos son especialmente problemáticos para las personas con asma y algunos tipos de alergias, ya que, en concentraciones suficientemente altas, pueden causar un shock anafiláctico que puede provocar la muerte si no se trata de inmediato.