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  法國化學家巴斯德是首位發酵學者。早在1857年,他將酵母與發酵聯絡了起來。巴斯德最初將發酵定義為“無需空氣的呼吸”。他說“一切發酵過程都是微生物作用的結果”。巴斯德認為,釀酒是發酵,是微生物在起作用;酒變質也是發酵,是另一類微生物在作祟;隨著科學技術的發展,可以用加熱處理等方法來殺死有害的微生物,防止酒變質。 同時,也可以把發酵的微生物分離出來,通過人工培養,根據不同的要求去誘發各種型別的發酵,獲得所需的發酵產品。 德國人畢希納確定了引起發酵的原因在於酵母分泌了一種他定義為“釀酶”的物質,他於1907年獲得諾貝爾化學獎,其之後的研究則為丹麥嘉士伯的科學家所推動。  在獲取了足夠的關於酵母和發酵的知識後,如今發酵的研究達到了分子生物學水平。

  發酵反應的過程依據不同糖的利用與產物的生產而不同。以下以葡萄糖生產酒精為例,說明釀酒發酵的過程,同時這也是最經典的發酵反應:  就實際反應的生化途徑而言,在厭氧呼吸的初期,往往是糖酵解途徑,之後的途徑與終產物有關。

  在工業上,發酵過程的發生處於嚴格的控制之下,這種控制稱為培養,即分批培養、補料分批培養、半連續培養和連續培養。

  分批發酵是最為簡單的發酵過程,培養基中接入菌種以後,沒有物料的加入和取出,除了空氣的通入和排氣。整個過程中菌的濃度、營養成分的濃度和產物濃度等引數都隨時間變化。  微生物生長分為:遲滯期、對數生長期、穩定期和死亡期。在遲滯期,菌體沒有分裂只有生長,因為當菌種接種入一個新的環境,細胞內的核酸、酶等稀釋,這時細胞不能分裂。當細胞內的與細胞分裂相關的物質濃度達到一定程度,細胞開始分裂,這時細胞生長很快,比生長速率幾近常數。這個時期稱為對數生長期。隨著細胞生長,培養液中的營養物減少,廢物積累,導致細胞生長速率下降,進入減速期和穩定期。最後當細胞死亡速率大於生成速率,進入死亡期。對於初級代謝產物,在對數生長期初期就開始合成並積累,而次級代謝產物則在對數生長期後期和穩定期大量合成。  分批培養的操作簡單,週期短,染菌機會少,生產過程和產品質量容易掌握;然而產率低,不適於測定動力學資料。

  補料分批培養是指在分批培養過程中補入新鮮的料液,以克服營養不足而導致的發酵過早結束的缺點。在此過程中只有料液的加入沒有料液的取出,所以發酵結束時發酵液體積比發酵開始時有所增加。在工廠的實際生產中採用這種方法很多。  在這樣一種系統中可以維持低的基質濃度,避免快速利用碳源的阻遏效應;可以通過補料控制達到最佳的生長和產物合成條件;還可以利用計算機控制合理的補料速率,穩定最佳生產工藝。同時,由於沒有物料取出,產物的積累最終導致比生產速率的下降。由於有物料的加入增加了染菌機會。

  在補料分批培養的基礎上間歇放掉部分發酵液(帶放)稱為半連續培養。某些品種採取這種方式,如四環素髮酵。放掉部分發酵液,再補入部分料液,使代謝有害物得以稀釋有利於產物合成,提高了總產量。然而這樣做也導致代謝產生的前體物被稀釋,提取的總體積增大。

  發酵過程中一邊補入新鮮料液一邊放出等量的發酵液,使發酵罐內的體積維持恆定。達到穩態後,整個過程中菌的濃度,產物濃度,限制性基質濃度都是恆定的。  在連續培養中控制稀釋速率可以使發酵過程最優化。發酵週期長,可以得到高的產量。然而假如菌種不穩定的話,長期連續培養會引起菌種退化,降低產量。長時間補料染菌機會也大大增加。所以這樣發酵方式在實際生產中並不常用。

  食品工業中經常應用發酵過程,應用到澱粉,可以使澱粉分解為較小的片段,同時放出二氧化碳,是製造麵包的必須過程;應用到釀酒過程,使糖類分解成酒精同時放出二氧化碳;應用到製茶工藝,使茶葉中的沒食子茶素分解再合成為茶黃素,使茶葉成為紅茶;此外像製作丹貝、腐乳、乳酪、酸奶等都需要發酵過程。當發酵被應用於麵食時,多稱其為發麵。  在製藥工業上,現代發酵工程藉由生物反應器-發酵罐,來進行胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫療保健藥物;天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農用生產資料等的生產。現在,利用植物細胞之植物發酵,真菌細胞等發酵生物技術,生產高價之生物性醫藥產品,例如靈芝發酵,也成為追捧的熱點。  化學工業上則用於生產氨基酸、香料、生物高分子、酶以及維生素和單細胞蛋白等。

  發酵已經從過去純粹經驗化的自然過程,發展成為一個包含微生物學、化學工程、基因工程、細胞工程、機械工程和計算機軟硬體工程等在內的多學科工程,即發酵工程。  發酵工程是生物工程的一個極其重要的分支,主要研究如何在最適發酵條件下,使發酵罐得以大量培養細胞和高效生產代謝產物的工藝技術。  從廣義上講,發酵工程由三部分組成:上游工程、發酵工程、下游工程。  發酵工程設計的一般過程主要包括:菌種選育、分子育種;發酵培養基的優化與設計;種子擴大培養;發酵過程動力學的設計;反應器中氧傳遞的控制;發酵過程的工藝控制;發酵工程優化放大
發酵作用(英語:fermentation)有時也寫作<unk>酵,其定義由使用場合的不同而不同。通常所說的發酵,多是指生物體對於有機物的某種分解過程。發酵是人類較早接觸的一種生物化學反應,如今在食品工業、生物和化學工業中均有廣泛應用。其也是生物工程的基本過程,即發酵工程。對於其機理以及過程控制的研究,還在繼續。