ε-多聚賴氨酸添加於食品中僅需微量就能奏效，且不會影響食品口味感，可做食品的天然保存劑。它天然安全，符合消費者的健康需求。在日本已經得到廣泛應用。ε-多聚賴氨酸應用於糕點、面包食品中，能有效的抑制耐熱性芽孢桿菌的增殖，延長保存期;應用於低糖低熱量食品，如乳蛋白冰淇淋、奶油制品等，可改善其保存性;在低溫軟罐頭食品中加微量ε-多聚賴氨酸可防止殺菌後產生異味;在冷藏食品中添加ε-多聚賴氨酸能起到保證質量的效果。
多聚賴氨酸作為抑菌劑在食品中使用時，通常與其它物質配合使用，以達到增效和經濟的目的。常用的配合物質可分為五類：1、酒精，使用量為30～70%，主要應用於各種蛋制品。2、有機酸，常常使用的有機酸壹般有：醋酸、蘋果酸、馬來酸、檸檬酸、琥珀酸等，使用量在0.5～50%之間，主要應用於米飯、飲料、色拉、醬類等食品;3、甘油酯，甘油酯多為低級脂肪酸酯，用量在0.01～5%之間，主要用於動物性蛋白，乳蛋白較多的食品。4、甘氨酸，用量為0.01～10%;主要應用於牛奶防腐。5、其它天然抑菌劑，如：魚精蛋白、茶多酚等。