Kemiallista elintarvikkeiden säilyttämistä on harjoitettu siitä lähtien, kun ihminen alkoi varastoida ruokaa myöhempää käyttöä varten. Ruoan varastointi herätti pilaantumisongelman, joka johtuu yleensä mikro -organismeista, kuten bakteereista, sienistä ja hiivoista. Sen lisäksi, että mikrobitoiminta tekee ruoasta syötäväksi kelpaamatonta tai ruokahalua herättävää, se voi johtaa mahdollisesti kuolemaan johtavaan ruokamyrkytykseen. Historian aikana on käytetty monenlaisia kemikaaleja elintarvikkeiden pilaantumisen estämiseksi, ja niiden käyttö on peräisin paljon aikaisemmin kuin silloin, kun epäiltiin mikro -organismien olemassaoloa. Nämä kemikaalit vaihtelevat luonnossa esiintyvistä aineista, kuten suolasta, sokerista, suolapetteristä ja mausteista nykyaikaisiin elintarvikelisäaineisiin, kuten bentsoaateihin, sorbaatteihin ja sulfiitteihin.
Kaksi vanhimpia elintarvikkeiden säilöntäaineita ovat suola ja sokeri, jotka toimivat poistamalla vettä elävistä mikrobisoluista aiheuttaen kuoleman tai estäen kasvua. Noin kuusi kertaa enemmän sokeria kuin suolaa tarvitaan halutun vaikutuksen saavuttamiseksi, mutta molempia on käytettävä suhteellisen suurina määrinä, jotta ne olisivat tehokkaita, ja tämä tietysti rajoittaa niiden käyttöä, koska ne antavat ruoalle, erityisesti suolan tapauksessa. Siksi niitä käytetään siellä, missä niiden maku täydentää elintarvikkeiden makua, joten suolaa käytetään lihaan ja sokeria hedelmiin. Monet yrtit ja mausteet sisältävät kemikaaleja, jotka voivat tappaa mikro -organismeja ja joita on myös käytetty säilöntäaineina. Valkosipuli, sipuli, maustepippuri ja oregano tappavat erityisen tehokkaasti bakteereja.
Natrium- ja kaliumnitraattia, joka tunnetaan myös nimellä salpetri, on käytetty lihan säilyttämiseen ja parantamiseen vuosisatojen ajan, ja sitä käytetään edelleen. Bakteerit pelkistävät nitraatit (NO3-) nitriiteiksi (NO2-) ja sitten typpioksidiksi (NO), joka tuhoaa ferredoksiinientsyymin, jota jotkut bakteerit käyttävät energiansa saamiseen, esimerkiksi Clostridium botulinum, botulismin aiheuttava bakteeri. Tästä syystä nitraatteja tai nitriittejä pidetään välttämättöminä kovetetuissa lihatuotteissa, kuten kinkussa, pekonissa ja makkaroissa. Tämä kemiallinen elintarvikkeiden säilöntämuoto on kuitenkin kiistanalainen; nitriitit voivat reagoida lihan kemikaalien kanssa muodostaen syöpää aiheuttavia nitrosamiineja. Nitraatit ja nitriitit eivät ole tehokkaita mikro -organismeja vastaan, jotka eivät käytä ferredoksiinia – esimerkiksi Salmonellaa.
20 -luvulla käyttöön otettuja kemiallisia elintarvikkeiden säilöntämenetelmiä ovat joidenkin orgaanisten happojen, kuten bentsoe-, propioni- ja sorbiinihappojen, suolojen – esimerkiksi natriumbentsoaatin, natriumpropionaatin ja kaliumsorbaatin – käyttö. Kun nämä kemikaalit imeytyvät mikrobisoluihin, ne häiritsevät solujen kuljetusjärjestelmää, mikä mahdollistaa ravintoaineiden imeytymisen solukalvon läpi estäen kasvua. Ne ovat tehokkaita monenlaisia bakteereja ja homeita vastaan pieninä pitoisuuksina eivätkä yleensä vaikuta ruoan makuun; ne kuitenkin toimivat yleensä parhaiten suhteellisen alhaisessa pH: ssa, joten ne soveltuvat parhaiten happamiin elintarvikkeisiin, kuten hedelmämehuun, hiilihapotettuihin juomiin ja salaatinkastikkeisiin. Parabeenit – hydroksiparabentsoehapon esterit – ovat tehokkaita laajemmalla pH -alueella.
Sulfiitit ja metabisulfiitit vapauttavat rikkidioksidia, joka liukenee veteen muodostaen rikkihappoa. Tämä vaikuttaa toimivan samalla tavalla kuin orgaaniset hapot, ja se on erityisen tehokas hiivoja ja homeita vastaan, mukaan lukien aflatoksiineja tuottavat sienet. Näitä säilöntäaineita käytetään usein kuivattuissa hedelmissä ja viineissä; niiden käyttö ei kuitenkaan ole sallittua lihassa, koska ne punastavat väriä ja voivat peittää hajoamisen hajua, jolloin pilaantunut liha näyttää tuoreelta. Jotkut astmaa sairastavat ovat erittäin herkkiä rikkidioksidille ja sen johdannaisille, ja heidän on vältettävä suhteellisen paljon sulfiitteja sisältävää ruokaa ja juomaa.
Antibioottien käyttö elintarvikkeiden kemialliseen säilyttämiseen ei ole sallittua useimmissa maissa, koska se voi johtaa antibioottiresistenttien bakteerikantojen syntymiseen. Bakteriosiininisiiniä käytetään kuitenkin joskus, koska – toisin kuin useimmat bakteriosiinit – se on tehokas monenlaisia mikro -organismeja vastaan. Sitä lisätään joihinkin sulatettuihin juustotuotteisiin ja joihinkin säilykkeisiin.
Elintarvikkeita ja ruoka -astioita käsitellään joskus tietyillä kemikaaleilla ennen pakkaamista, toisin kuin säilöntäaineiden lisäämistä. Esimerkiksi hedelmiä fumigoidaan usein eteenin ja propeenin oksideilla homeen estämiseksi. Erilaiset aromit ja antioksidantit, joita lisätään ruokaan, voivat myös auttaa säilyttämään sen.