本发明属于食品防腐剂的技术领域，公开了一种蛋糕用复配防腐稳定剂及其制备方法和应用。本发明的蛋糕用复配防腐稳定剂由以下组分按质量百分比制备得到：丙酸钙，山梨酸，辣木叶粉，稳定剂，乳化剂，抗氧化剂，酸味剂，其中丙酸钙、山梨酸和辣木叶粉为防腐成分，稳定剂为葡萄糖酸‑δ‑内脂、乳化剂为单双甘油脂肪酸酯，抗氧化剂为赤藻糖酸钠，酸味剂为柠檬酸、苹果酸和酒石酸中的一种或几种，将各原料进行过筛处理，并混合均匀制备而成。本发明应用于蛋糕中，能有效抑制金黄色葡萄球菌、霉菌等菌群的繁殖，控制菌落总数，减缓氧化酸败，延长蛋糕的货架期至14天，提高蛋糕的营养价值，同时能保持了蛋糕的风味。