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  法国化学家巴斯德是首位发酵学者。早在1857年,他将酵母与发酵联系了起来。巴斯德最初将发酵定义为“无需空气的呼吸”。他说“一切发酵过程都是微生物作用的结果”。巴斯德认为,酿酒是发酵,是微生物在起作用;酒变质也是发酵,是另一类微生物在作祟;随着科学技术的发展,可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物,防止酒变质。 同时,也可以把发酵的微生物分离出来,通过人工培养,根据不同的要求去诱发各种类型的发酵,获得所需的发酵产品。 德国人毕希纳确定了引起发酵的原因在于酵母分泌了一种他定义为“酿酶”的物质,他于1907年获得诺贝尔化学奖,其之后的研究则为丹麦嘉士伯的科学家所推动。  在获取了足够的关于酵母和发酵的知识后,如今发酵的研究达到了分子生物学水平。

  发酵反应的过程依据不同糖的利用与产物的生产而不同。以下以葡萄糖生产酒精为例,说明酿酒发酵的过程,同时这也是最经典的发酵反应:  就实际反应的生化途径而言,在厌氧呼吸的初期,往往是糖酵解途径,之后的途径与终产物有关。

  在工业上,发酵过程的发生处于严格的控制之下,这种控制称为培养,即分批培养、补料分批培养、半连续培养和连续培养。

  分批发酵是最为简单的发酵过程,培养基中接入菌种以后,没有物料的加入和取出,除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。  微生物生长分为:迟滞期、对数生长期、稳定期和死亡期。在迟滞期,菌体没有分裂只有生长,因为当菌种接种入一个新的环境,细胞内的核酸、酶等稀释,这时细胞不能分裂。当细胞内的与细胞分裂相关的物质浓度达到一定程度,细胞开始分裂,这时细胞生长很快,比生长速率几近常数。这个时期称为对数生长期。随着细胞生长,培养液中的营养物减少,废物积累,导致细胞生长速率下降,进入减速期和稳定期。最后当细胞死亡速率大于生成速率,进入死亡期。对于初级代谢产物,在对数生长期初期就开始合成并积累,而次级代谢产物则在对数生长期后期和稳定期大量合成。  分批培养的操作简单,周期短,染菌机会少,生产过程和产品质量容易掌握;然而产率低,不适于测定动力学数据。

  补料分批培养是指在分批培养过程中补入新鲜的料液,以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出,所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。  在这样一种系统中可以维持低的基质浓度,避免快速利用碳源的阻遏效应;可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件;还可以利用计算机控制合理的补料速率,稳定最佳生产工艺。同时,由于没有物料取出,产物的积累最终导致比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌机会。

  在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液(带放)称为半连续培养。某些品种采取这种方式,如四环素发酵。放掉部分发酵液,再补入部分料液,使代谢有害物得以稀释有利于产物合成,提高了总产量。然而这样做也导致代谢产生的前体物被稀释,提取的总体积增大。

  发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液,使发酵罐内的体积维持恒定。达到稳态后,整个过程中菌的浓度,产物浓度,限制性基质浓度都是恒定的。  在连续培养中控制稀释速率可以使发酵过程最优化。发酵周期长,可以得到高的产量。然而假如菌种不稳定的话,长期连续培养会引起菌种退化,降低产量。长时间补料染菌机会也大大增加。所以这样发酵方式在实际生产中并不常用。

  食品工业中经常应用发酵过程,应用到淀粉,可以使淀粉分解为较小的片段,同时放出二氧化碳,是制造面包的必须过程;应用到酿酒过程,使糖类分解成酒精同时放出二氧化碳;应用到制茶工艺,使茶叶中的没食子茶素分解再合成为茶黄素,使茶叶成为红茶;此外像制作丹贝、腐乳、奶酪、酸奶等都需要发酵过程。当发酵被应用于面食时,多称其为发面。  在制药工业上,现代发酵工程借由生物反应器-发酵罐,来进行胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物;天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料等的生产。现在,利用植物细胞之植物发酵,真菌细胞等发酵生物技术,生产高价之生物性医药产品,例如灵芝发酵,也成为追捧的热点。  化学工业上则用于生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。

  发酵已经从过去纯粹经验化的自然过程,发展成为一个包含微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程等在内的多学科工程,即发酵工程。  发酵工程是生物工程的一个极其重要的分支,主要研究如何在最适发酵条件下,使发酵罐得以大量培养细胞和高效生产代谢产物的工艺技术。  从广义上讲,发酵工程由三部分组成:上游工程、发酵工程、下游工程。  发酵工程设计的一般过程主要包括:菌种选育、分子育种;发酵培养基的优化与设计;种子扩大培养;发酵过程动力学的设计;反应器中氧传递的控制;发酵过程的工艺控制;发酵工程优化放大
发酵作用(英语:fermentation)有时也写作<unk>酵,其定义由使用场合的不同而不同。通常所说的发酵,多是指生物体对于有机物的某种分解过程。发酵是人类较早接触的一种生物化学反应,如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。其也是生物工程的基本过程,即发酵工程。对于其机理以及过程控制的研究,还在继续。