防腐剂可使微生物中的蛋白质变性，消灭细胞的活性而使细胞死亡;防腐剂也可使微生物的细胞遗传基因发生变异或干扰细胞内部酶的活性使其难以繁殖生长，从而对微生物起到抑制作用。防腐剂的杀菌和抑菌作用往往与其浓度和作用时间有关，同一防腐剂，浓度高或作用时间长可以杀灭细菌，浓度低或作用时间短则只能起到抑制作用。另外，同一防腐剂对不同微生物的作用也完全不同，对某种微生物可起到杀灭作用的防腐剂对另一种微生物可能只有抑制作用。

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