ε-聚赖氨酸作为天然防腐剂拥有得天独厚的应用条件，与天然防腐剂的标杆乳酸链球菌素类似，都属于多肽防腐剂，并且ε-聚赖氨酸比乳酸链球菌素的抑菌范围更广。天然防腐剂大多数对革兰氏阳性菌有很好的抑菌作用，对大肠杆菌等革兰氏阴性菌作用不明显，而ε--聚赖氨酸的出现则打破了这一"潜规则"，其对大肠杆菌、产品节杆菌等革兰氏阴性菌同样具有明显的抑菌和杀灭作用，广谱抑菌效果突出。
防腐剂的作用机理主要包括以下三点：(1)作用于功能蛋白或关键酶，引起代谢过程受阻；(2)作用于细胞壁和细胞膜系统，使细胞的能量、物质和信息传递中断；(3)作用于遗传微粒或遗传物质结构，使遗传性状发生改变。ε-聚赖氨酸的抑菌作用也是通过与生物膜作用，影响细菌呼吸作用，进入细菌体内的ε-聚赖氨酸还会抑制酶和蛋白的合成，从而影响菌株的物质代谢。有研究指出，ε-聚赖氨酸的一级结构与抑菌作用息息相关，任何基团修饰或改变都将使ε-聚赖氨酸失去抑菌作用。
应用是建立在实践的基础之上，虽然ε-聚赖氨酸具有广谱抑菌作用，但并不意味着其应用也非常广泛。GB2760规定ε-聚赖氨酸仅能用于烘焙食品、熟肉制品和果蔬汁类，究其原因，除了数据支撑不足以外，其实际应用表现也是重要影响因素。
ε-聚赖氨酸带有正电荷，在混合体系中会与带有阴离子电荷的物质结合，从而降低抑菌效果。其在混合环境中的抑菌稳定性不如其盐酸盐稳定（2014年ε-聚赖氨酸盐酸盐同时被批准为防腐剂新品种）。为了提高ε-聚赖氨酸的稳定性，改变静电环境成为有效途径，日本已经推出醋酸制剂、脂肪酸甘油酯制剂、甘氨酸制剂、酒精制剂，其中醋酸制剂应用最为广泛。ε-聚赖氨酸带有的正电荷虽然对食品应用存在负影响，但其静电作用力有利于生物膜的穿透，使其在生物医药方面有广泛应用。
?抑菌效果明显的应用场景
从上表罗列的使用项目可以看出，在很多未批准的产品中使用也可以发挥很好的抑菌作用，为了增强食品防腐效果，往往需要通过不同产品进行复配使用，从而提高抑菌效果与范围，ε-聚赖氨酸良好的抑菌作用可以作为复配基础，与其他防腐剂联合形成防腐体系。在与合成防腐剂或具有间接防腐作用的化学制剂联合使用时，其整体防腐效果提升，但未出现1+1＞2的效果，但与乳酸链球菌素、纳他霉素等天然防腐剂组成的复配产品在抑菌效果方面呈现出协同增益作用。
目前ε-聚赖氨酸允许使用的范围较为有限，参照乳酸链球菌素的发展历程来看，比乳酸链球菌素具有更出众防腐作用的ε-聚赖氨酸应用上限更高，随着应用研究的深入，其应用前景不可估量。
