A preservação química de alimentos tem sido praticada desde que o homem começou a armazenar alimentos para uso posterior. O armazenamento de alimentos levantou o problema da deterioração, geralmente causada por microrganismos como bactérias, fungos e leveduras. Além de tornar os alimentos não comestíveis ou pouco apetitosos, a atividade microbiana pode levar a uma intoxicação alimentar potencialmente fatal. Ao longo da história, uma ampla variedade de produtos químicos foi empregada para evitar a deterioração dos alimentos, e seu uso data muito antes do ponto em que se suspeitou a existência de microorganismos. Esses produtos químicos variam de substâncias naturais, como sal, açúcar, salitre e especiarias, até aditivos alimentares modernos, como benzoatos, sorbatos e sulfitos.
Dois dos conservantes alimentares mais antigos são o sal e o açúcar, que atuam removendo a água das células microbianas vivas, causando a morte ou impedindo o crescimento. É necessário usar aproximadamente seis vezes mais açúcar do que sal para atingir o efeito desejado, mas ambos precisam ser usados em quantidades relativamente grandes para serem eficazes, e isso obviamente limita seu uso, pois conferem um sabor forte aos alimentos, especialmente no caso do sal. Eles são, portanto, empregados onde seus gostos complementam os dos alimentos, de modo que o sal é usado para carnes e o açúcar para as frutas. Muitas ervas e especiarias contêm produtos químicos que podem matar microorganismos e também têm sido usados como conservantes. Alho, cebola, pimenta da Jamaica e orégano são particularmente eficazes para matar bactérias.
O nitrato de sódio e potássio, também conhecido como salitre, tem sido usado para conservar e curar carne durante séculos e ainda hoje. As bactérias reduzem os nitratos (NO3-) a nitritos (NO2-) e depois ao óxido nítrico (NO), que destrói a enzima ferredoxina, usada por algumas bactérias para obter sua energia, como por exemplo a Clostridium botulinum, bactéria que causa o botulismo. Por esta razão, nitratos ou nitritos são considerados essenciais em produtos de carne curada, como presunto, bacon e salsichas. Esta forma de preservação química de alimentos é, no entanto, controversa; nitritos podem reagir com produtos químicos na carne para formar nitrosaminas, que são cancerígenas. Nitratos e nitritos não são eficazes contra microorganismos que não usam ferredoxina – por exemplo, Salmonella.
Entre os métodos de preservação química de alimentos introduzidos no século 20 estão o uso de sais de alguns ácidos orgânicos, como os ácidos benzóico, propiônico e sórbico – por exemplo, benzoato de sódio, propionato de sódio e sorbato de potássio. Ao serem absorvidos pelas células microbianas, esses produtos químicos interferem no sistema de transporte celular que permite que os nutrientes sejam absorvidos pela membrana celular, impedindo o crescimento. Eles são eficazes contra uma ampla gama de bactérias e fungos em baixas concentrações e geralmente não afetam o sabor dos alimentos; no entanto, geralmente funcionam melhor em pH bastante baixo, tornando-os mais adequados para uso em alimentos ácidos, como sucos de frutas, refrigerantes e molhos para salada. Os parabenos – ésteres do ácido hidroxiparabenzóico – são eficazes em uma faixa mais ampla de pHs.
Os sulfitos e metabissulfitos liberam dióxido de enxofre, que se dissolve na água para formar ácido sulfuroso. Isso parece funcionar de maneira semelhante aos ácidos orgânicos e é particularmente eficaz contra leveduras e bolores, incluindo os fungos que produzem aflatoxinas. Esses conservantes são freqüentemente usados em frutas secas e vinho; no entanto, seu uso não é permitido na carne, pois avermelha a cor e pode disfarçar o odor de decomposição, fazendo com que a carne estragada pareça fresca. Alguns asmáticos são muito sensíveis ao dióxido de enxofre e seus derivados e devem evitar alimentos e bebidas que contenham níveis relativamente altos de sulfitos.
O uso de antibióticos para preservação química de alimentos não é permitido na maioria dos países, pois pode levar ao surgimento de cepas de bactérias resistentes a antibióticos. A bacteriocina nisina, no entanto, às vezes é usada porque – ao contrário da maioria das bacteriocinas – é eficaz contra uma ampla gama de microorganismos. É adicionado a alguns produtos de queijo processado e a alguns alimentos enlatados.
Alimentos e recipientes de alimentos às vezes são tratados com certos produtos químicos antes de serem embalados, em vez de ter conservantes adicionados. Por exemplo, frutas são freqüentemente fumigadas com óxidos de etileno e propileno para inibir o mofo. Vários aromatizantes e antioxidantes adicionados aos alimentos também podem ajudar a preservá-los.