Từ xa xưa loài người đã biết nấu rượu để uống, biết làm tương muối dưa, biết ủ chua các thực phẩm để giữ được lâu dài….Các quá trình đó được gọi là lên men.
Chỉ khi công nghệ lên men chìm sản xuất penicillin ra đời thì công nghệ lên men mới thực sự phát triển và trở thành một ngành khoa học thực sự – ngành công nghệ lên men.
Các quá trình lên men truyền thống chủ yếu sản xuất các thực phẩm và đồ uống, hiện tại vẫn còn giá trị thương mại. Song hiện nay, các quá trình đó đã được sản xuất trên quy mô công nghiệp với các thiết bị hiện đại và tự động hóa, nên giá thành sản phẩm hạ đi rất nhiều. Có thể gọi các quá trình lên men đó bằng các tên sau:
- Các chất chuyển hóa bậc một như: acid acetic, acid lactic, glycerol, alcol butyric, amino acid, vitamin và polysaccarid.
- Các chất chuyển hóa bậc hai: là những chất ít đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa và tạo ra sản phẩm. Nó phụ thuộc vào nhiều thành phần lên men chúng. Ví dụ như sự hình thành các chất kháng sinh, kích tố sinh trưởng cây.
- Các enzym sử dụng trong công nghiệp gồm ezym ngoại bào, các enzym nội bào
Các qua trình lên men để sản xuất ra các sản phẩm nêu trên hiện nay vẫn là những đòi hỏi thiết yếu của xã hội hiện đại. Bên cạnh những sản phẩm đó, kỹ thuật sinh học cũng tạo ra những sản phẩm mới raatss quan trọng từ tế bào thực vật và động vật. Lên men tế bào nhằm mục đích tạo ra các sản phẩm chuyển hóa bậc hai (các tinh dầu, các chất gia vị và dược liệu). Lên men tế bào động vật có thể chế tạo vaccin. Kỹ thuật lên men còn tạo ra các protein có hoạt tính như interferon, interleukin….
Một số sản phẩm do công nghệ sinh học tạo ra bằng phương pháp hóa học không thể sản xuất được. Có những sản nếu vi sinh vật tổng hợp thì chỉ cần thực hiện ở nhiệt độ và áp suất thường, song nếu thực hiện bằng phương pháp hóa học đòi hỏi phải có áp suất đến hàng trăm kg/cm2.
Một đặc điểm nữa của kỹ thuật lên men là các sản phẩm khác nhau do vi sinh vật tạo ra đều được thực hiện trong cùng một thiết bị gọi là bình lên men. Mỗi vi sinh vật tạo ra một sản phẩm nào đó được nuôi dưỡng ở điều kiện tối ưu (nhiệt độ, Ph, thành phần môi trường…) để chúng tạo ra hoạt chất ta mong muốn.
- Ưu điểm của phương pháp này:
+ Các phân tử phức tạp như protein, kháng sinh không thể tổng hợp bằng hóa học
+ Biến đổi sinh học cho năng suất cao hơn
+ Sinh tổng hợp thực hiện ở nhiệt độ thấp.
+ pH gần trung tính
+ Xúc tác phản ứng có nhiều đặc điểm hơn
+ Sản phẩm thu được không có đồng phân
- Nhược điểm của phương pháp:
+ Sinh tổng hợp dễ bị nhiễm trùng
+ Các sản phẩm mong muốn thường lẫn trong phức hợp, cần phải tách riêng
+ Cần xử lý một thể tích môi trường lớn
+ Qúa trình lên men cần thời gian lâu hơn so với các biến đổi hóa học
