Os aditivos alimentares químicos podem ser derivados de fontes sintéticas ou naturais e geralmente são usados para um de quatro propósitos. Eles servem como conservantes de alimentos para prolongar a vida útil e evitar a deterioração em condições de calor e umidade, são usados como corantes e intensificadores de sabor, ou são adicionados para aumentar o valor nutricional dos alimentos. Os alimentos processados tendem a ter muitos aditivos alimentares químicos que são introduzidos nos produtos em quantidades mínimas, mas o aditivo alimentar mais comum a granel são aqueles concebidos como intensificadores de sabor. Isso inclui açúcar natural, xarope de milho com alto teor de frutose e adoçantes artificiais como o aspartame. Outros intensificadores de sabor comuns incluem glutamato monossódico (MSG) e especiarias naturais com origens sintéticas ou naturais, como os sabores hortelã, amêndoa e baunilha.
Embora os adoçantes sejam a categoria mais comum de aditivo alimentar, dois outros adicionados especificamente para benefícios à saúde também estão muito difundidos. Isso inclui o iodo mineral, que geralmente é adicionado como iodeto de potássio para servir tanto como conservante quanto para prevenir doenças da tireoide causadas pela falta do composto na dieta, e vitamina D, que é adicionada ao leite para prevenir doenças ósseas, bem como promova a saúde dos olhos e da pele. Tanto o iodo quanto a vitamina D foram adicionados aos alimentos nos Estados Unidos desde as décadas de 1920 e 1930.
Outra área importante onde aditivos naturais são usados para fortalecer o valor nutricional de um alimento é com a adição de vitaminas B, ferro e ácido fólico à farinha branca processada. Muitas dessas vitaminas estão naturalmente presentes na farinha, mas são perdidas durante o processo de moagem. Eles foram adicionados de volta ao produto final desde a década de 1940 para prevenir doenças como pelagra e beribéri em crianças e adultos e espinha bífida em recém-nascidos.
Enquanto os aditivos artificiais podem cair em uma faixa de cerca de 20 categorias diferentes. de agentes antiaglomerantes a emulsificantes e umectantes, vários dos mais comuns são usados para prevenir a deterioração das gorduras e óleos naturais dos alimentos. Esses aditivos alimentares químicos incluem hidroxianisol butilado (BHA) e hidroxitolueno butilado (BHT), bem como substitutos de gordura com gosto de gordura, como olestra e ésteres de esterol. Outros aditivos alimentares químicos usados como substitutos de gordura e estabilizadores ou conservantes de alimentos são gomas adquiridas de várias plantas, como as algas marinhas. Estes incluem carragena, goma de guar, goma de alfarroba e outros aditivos bem conhecidos, como goma xantana e arábica.
Das centenas de aditivos alimentares químicos diferentes, duas categorias de conservantes comumente usados são conhecidos por causar problemas de saúde em excesso. Estes incluem compostos de nitrato de sódio, que podem servir ao papel múltiplo de serem conservantes, agentes corantes e agentes aromatizantes ao mesmo tempo, e são amplamente usados em carnes curadas, bem como em outros lugares para prevenir o crescimento bacteriano. Os sulfitos são outra ampla categoria de aditivos alimentares químicos usados para prevenir a descoloração em frutas secas e para manter frescos frutos do mar, como camarão e lagosta. Esses compostos são especialmente problemáticos para pessoas com asma e alguns tipos de alergia, pois, em concentrações altas o suficiente, podem causar choque anafilático que pode levar à morte se não for tratado imediatamente.