季胺化合物中的四个有机基团连接在一个氮原子上，形成正离子（阳离子）。在这些季胺化合物中，有机基团是阳离子，而氯化物通常是阴离子。目前，还没有被充分了解季胺的杀菌机制，但有可能是季胺化合物作为表面活性剂包围并覆盖住细胞的外膜，引起细胞壁破碎，导致细胞内部有机质和酶抑制剂的泄露。
季胺化合物的抗菌作用不同于氯和碘化物，当其用于表面处理时，会形成一层抑菌剂膜，虽然这个膜是抑菌的，但是能选择性破坏各种微生物。季胺化合物虽不能杀死细菌芽孢，但却能抑制其生长。虽然有机物的存在会影响到杀菌效果，但季胺化合物比氯和碘杀菌剂更加稳定。季胺化合物对不锈钢和聚碳酸酯表面的灭菌效果优于抛光聚碳酸酯或无机盐树脂的表面（Frank和Chmielewski, 1997）。
季胺化合物包括烷基二甲基苄基氯化铵和烷基二甲基乙基苄基氯化胺，这两种化合物在硬度为500～1000ppm且不添加螯合剂的水中有效。Haverland报道，二异丁基苯氧基乙氧基乙基二甲基苄基氯化铵和甲基十二烷基苄基三甲基氯化铵需要三聚磷酸钠来提高水的硬度（最低硬度为500ppm）。这种化合物需要高度稀释后才能用于杀菌和抑菌。与其它的季胺化合物一样，它们的稀释液对皮肤都没有腐蚀性和刺激性，而且无味无臭。季胺化合物溶液的浓度很容易检测，毒性低，可以被中和，在使用阴离子去垢剂时会失效。
季胺具有表面活性，能产生泡沫，也能吸附在垂直或径向表面上，这些表面提供了季胺产生泡沫的基质。当季胺化合物与一种特殊去垢剂配制时，可作为清洁—杀菌剂使用。这种清洁—杀菌剂适用于浴室、洗手间、衣帽间和其它非食品接触表面，但不适用于食品工厂环境，因为它们达不到彻底清洁所需要的去垢能力、pH或碱性强度。由于这种清洁—杀菌剂需要清洗，所以表面不会残留抗菌活性。季胺化合物不能与其它清洁成分混合以提高清洁和杀菌功能，因为季胺会受某些去垢成分，如阴离子润湿剂（参考第七章）或其它成分的影响而钝化。但是，如果与合适的去垢剂配制，随着碱性的提高，季胺化合物的灭菌活性也将随之提高。
季胺化合物有以下几个主要优点：
·无色无臭。
·与有机物反应稳定。
·抗金属腐蚀。
·对温度的波动稳定。
·对皮肤无刺激性。
·高pH下有效。
·抑制霉菌生长。
·无毒。
·优良的表面活性。
季胺化合物的主要缺点如下：
·作用效力的局限性（对大多数格兰氏阴性菌无效，沙门氏菌和大肠杆菌除外）。
·与阴性合成去垢剂不匹配。
·在食品操作和加工设备上成膜。
