天然防腐剂也称天然有机防腐剂，是由生物体分泌或者体内存在的具有抑菌作用的物质，经人工提取或者加工而成为食品防腐剂。此类防腐剂为天然物质，有的本身就是食品的组分，故对人体无毒害，并能增进食品的风味品质，因而是一类有发展前景的食品防腐剂。如乙醇、有机酸、甲壳质和壳聚糖、某些细菌分泌的抗菌素等都能对食品起到一定的防腐保藏作用。天然防腐剂具有抗菌性强、安全无毒、水溶性好、热稳定性好、作用范围广等合成防腐剂无法比拟的优点。

1.精蛋白

精蛋白是在鱼类精子细胞中发现的一种细小而简单的含高精氨酸的强碱性蛋白质，它对枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣型芽孢杆菌、凝固芽孢杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、粪肠球菌等均有较强抑制作用，但对农杆菌抑制效果不明显。研究发现，鱼精蛋白可与细胞膜中某些涉及营养运输或生物合成系统的蛋白质作用，使这些蛋白质的功能受损，进而抑制细胞的新陈代谢而使细胞死亡。鱼精蛋白在中性和碱性介质中的抗菌效果更为显着。广泛应用于面包、方形蛋糕、菜肴制品(调理菜)、水产品、豆沙馅、调味料等的防腐中。

2．蜂胶

蜂胶是蜜蜂属赖以生存、繁衍和发展的物质基础。各国科学家经过研究证实，蜂胶是免疫因子的激活剂，它含有的黄酮和多种活性成分，能显着提高人体的免疫力，对糖尿病、癌症、高脂血症、白血病等多种顽症有较好预防和治疗效果。同时，蜂胶对病毒、病菌、霉菌有较强的抑制、杀灭作用，对正常细胞没有毒副作用。因此在食品中添加蜂胶不仅是一种天然的高级营养品，而且可以作为天然的食品添加剂。近年来研究还发现，蜂胶经过特殊工艺加工处理后可制成天然口香糖。其中的有效成分具有洁齿、护牙作用，可防止龋病的形成，同时还可以逐渐消除牙垢。

3.壳聚糖

壳聚糖又叫甲壳质，是由蟹虾、昆虫等甲壳质脱乙酰后的多糖类物质，对大肠杆菌、普通变形杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌均有较强的抑制作用而不影响食品风味。广泛应用于腌渍食品、生面条、米饭、豆沙馅、调味液、草莓等保鲜中。近几年来，国内外有关刊物发表了不少关于壳聚糖以及壳聚糖衍生物的制备及应用等研究报道。随着科研工作者对甲壳素的研究深入，其应用也必然越来越广泛。

国内外对植物源食品天然防腐剂的研究异常活跃，究其原因是自然界的天然植物中存在许多具有抗菌作用的生理活性物质。近年来，我国众多学者进行了植物源天然食品防腐剂的研究。他们研究了大蒜、桑姜、丁香等50多种香辛科植物及波叶大黄、甘草、白果叶等200多种中草药及其它植物如竹叶等提取物的抗菌试验，发现有150多种具有广谱的抑菌活性，各提取物之间也存在抗菌性的协同增效作用，并作为天然防腐剂应用在某些食品中。

最近许多研究人员报道，很多植物的提取物如银杏叶提取物、肉桂提取物,丁香提取物，迷迭香提取物、红曲霉提取物，甘椒提取物，辣椒提取物有很强的杀菌作用，可作为天然防腐剂。

1.茶多酚

大量实验表明，茶多酚对人体有很好的生理效应。它能清除人体内多余的自由基，改进血管的渗透性能，增强血管壁弹性，降低血压，防止血糖升高，促进维生素的吸收与同化。还有抗癌防、抗机体脂质氧化和抗辐射等作用。此外，茶多酚还具有很好的防腐保鲜作用，对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、番茄溃疮、龋病链球菌，以及毛霉菌、青霉菌、藤仓赤霉、炭疽病菌、啤酒酵母菌等均有抑制作用。

2.香精油

香精油是指一般生长在热带的芳香植物的根、树皮、种子或果实的提取物。早在史前时代香精油已作为调味品及食品添加剂，并用于医药及保存尸体。近几十年来香精油抑制微生物的作用及作为食品保存剂有不少报导。除月桂、肉桂、大蒜、胡椒、洋葱等植物的香精油可以用作天然防腐剂外，也有报道说茴芹的芳香油中的茴芹脑可抑制霍乱弧菌、大肠杆菌及葡萄球菌等病菌；采用乙醇提取的辛香料提取物，对多种细菌均有强烈的抑制作用，辛香料提取物可和酒并用作为防腐剂。

丁香蒲桃中含有丁香酚、单宁等。研究发现，丁香油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、酵母、黑曲霉等食品有广谱抑菌作用，且在100℃以内对热稳定，其突出特点是抑制真菌作用强。

3.大蒜素

大蒜所含有的大蒜辣素对痢疾杆菌等一些致病性肠道细菌和常见食品腐败真菌都有较强的抑制和杀灭作用。这使得它成为一种天然的防腐剂。大蒜蒜瓣的抗菌性能十分微弱，蒜苗与蒜的茎叶具有相当的抗菌作用。其抗菌性能在高温下下降很多，因此应用大蒜提取物防腐保鲜最好在较低温度（85℃）下进行。大蒜的最适作用PH为4左右，因而适宜用于酸性食品的防腐保鲜中。大蒜对多种球菌,霉菌有明显的抑制和杀菌作用。

微生物天然防腐剂的来源很广,细菌、防线菌、酵母菌、霉菌在生长繁殖过程中都能产生抑菌物质,但我国全国食品添加剂标准化技术委员会批准使用的微生物防腐剂只有乳酸链球菌素和纳他霉素,它们分别被50多个国家批准使用。

细菌类天然防腐剂

由细菌产生的抑菌物质称为细菌素(bacteriocin),它是一种多肤与糖和脂的配位化合物。国内外已经在乳酸菌(包括乳酸菌,片球菌，乳杆菌属和明串珠菌)中发现了几十种细菌素。其中被广泛应用的是乳酸链球菌素,即尼生素(niisn)。尼生素是由34个残基和5个硫醚桥形成的分子内环。它对多种格兰氏阳性菌有较强的抑制作用,但对格兰氏阴性菌,酵母及霉菌无效。

放线菌产生的天然防腐剂

由纳它链霉菌属产生的纳它霉素,也叫匹马菌素,是一种多烯烃大环内醋化合物,能有效抑制和杀死毒菌,酵母,褐腐菌,对细菌和病毒无效。泰乐菌素是由链霉素产生的大环内醋化合物,其作用类似于乳酸链球菌素。由白链霉菌产生的聚溶素是由赖氨酸缩和而成的多肤,能抑制格兰氏阳性,阴性菌,酵母菌,但对霉菌无效。它的热稳定性好,加热100℃,100min或120℃,20min仍有抑制微生物效果。一般它与甘氨酸,乙酸钠,乙醇,溶菌酶等辅助剂合用于米饭,煮食,炯菜,鱼糕等产品中。球抱链霉菌属产生的溶菌酶能特异性溶解金黄色葡萄球菌和其他食品污染菌,比蛋白溶菌酶的溶菌谱更为广泛。

红曲霉产生的抑菌物质主要作用于细菌，这种抑菌物质与所产生的聚酮类色素有关。米曲霉发酵产生的曲酸对某些细菌和真菌有抑制作用。沙门柏干酪青霉接种于干腊肠表面,可抑制产真菌毒素的霉菌生长。

微生物来源

微生物来源的生物防腐剂是由微生物代谢产生的抗菌物质，主要是一些有机酸、多肽或前体肽。其作用机制主要是在细胞膜上形成微孔，导致细胞膜通透性增加和能量产生系统破坏，从而抑制微生物的生长。目前已被批准并在全球广泛应用的微生物防腐剂有乳酸链球菌素肽、曲酸和纳他霉素，这些都是发酵工程的重要产品。