微生物發(fā)酵機理是指微生物通過其代謝活動，利用基質合成人們所需要的產物的內在規(guī)律。由于微生物的種類、遺傳性狀和環(huán)境條件不同，微生物所能積累的產物不同，主要有微生物菌體、微生物酶和代謝產物，微生物的代謝產物很多，如酒精、丙酮丁醇、有機酸、氨基酸、核苷酸、蛋向質、抗生素、維生素、脂肪、多糖等。這些產物中有些是某種微生物在一定的環(huán)境條件下所生成的，如灑精和乳酸。也有許多產物是生理正常的微生物不能過量積累的，必須是具有特異的生理特征的微生物才能積累。人為地改變微生物的代謝調控機制，使有用中間代謝產物過量積累，這種發(fā)酵稱為代謝控制發(fā)酵。微生物積累某種產物，取決于微生物遺傳性狀和環(huán)境條件，要控制微生物發(fā)酵的方向和質量，首先要研究微生物的生理代謝規(guī)律，就是生物合成各種代謝產物的途徑和代謝調節(jié)機制，環(huán)境因素對代謝方向的影響以及改變微生物代謝方向的措施，這就是發(fā)酵機理的研究內容。微生物的碳素營養(yǎng)物質主要包括淀粉、纖維素、半纖維索、幾丁質和果膠多糖類及其水解產物，其中最重要的是淀粉及其水解產物—葡萄糖。淀粉之所以是微生物重要的碳素營養(yǎng)物質，一是來源廣泛而且十分豐富，農副產品和野生植物都含有大量的淀粉，二是能被大多數微生物分解利用。因此，在發(fā)酵生產中常以淀粉作碳源，經微生物轉化，而生成一系列的發(fā)酵產品。微生物分解淀粉是在淀粉酶類催化作用下進行的。根據微生物淀粉酶類作用機制不同，可分為a-淀粉酶、p-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和異淀粉酶等類型。這些酶類共同對淀粉分鰓的結果，形成葡萄糖和果糖等已糖類物質。絕大多數異養(yǎng)菌都能利用葡萄糖等作碳源和能源，其他已糖均需轉化為葡萄糖后再進一步被分解利用。不同類型的微生物對葡萄糖分解方式和途徑也不一樣：1.碳源的厭氧分解兼性和專性厭氧菌均能在無氧的條件下，對葡萄糖進行分解，并可生成多種多樣的代謝產物，人們正是利用微生物的這些轉化特性，形成了許多工業(yè)發(fā)酵產品。如酒精、乳酸、丙酮與丁醇等。2.碳源的有氧分解有氧分解葡萄糖時，出現異常代謝，就有可能導致代謝途徑中某一中間產物的積累，而成為人類所需的發(fā)酵產品。在發(fā)酵工業(yè)中，如檸檬酸發(fā)酵，谷氨酸發(fā)酵以及很多的抗生素發(fā)酵生產，就是人為干擾微生物菌體內葡萄糖分解代謝，而造成一些中間代謝產物或次級代謝產物積累。本文參考《發(fā)酵工程原理與技術》一書。