발효란 유기물이 미생물의 작용에 의하여 분해하는 과정을 말하며 좁은 의미로는 물질이 미생물에 의해 협기성 상태에서 분해되는 것을 말한다. 이러한 현상으로 전해 내려오는 것으로 옛적부터 알코올음료, 빵 등과 양조제품으로 또한 부뚜막발효식초를 만들어 먹었다.

발효형식은 미생물의 종류와 환경에 따라 다양하며 전형적인 것으로는 효모의 알코올발효, 글리세린발효, 유산균의 유산발효, 메탄세균의 메탄발효, 대장균 등에서 보이는 혼합 유기산 발효가 있다. 

산화 발효는 기질의 불완전 산화에 의한 중간대사 물질의 축적을 이용하는 것으로 초산균에 의한 초산발효, 글루콘산 발효, 설포즈 발효, 사상균에 의한 구연산, 글루콘산, 푸말산, 수산 등의 유기산 발효가 있다.

최근에는 미생물에 의한 물질 생산을 모두 발효라고 부르고 있으며 아미노산, 뉴클레오티드, 항생물질 등에도 미생물 공업상 중요한 발효제품이다. 결국 알코올발효는 오래전부터 많이 연구되어 왔으며 효소화학 발전에 큰 역할을 하고 기초가 되어왔다. 예전에는 발효를 매개에 의한 분해 작용으로 이해했으나 파스테르(I.pasteur)에 의해 미생물의 관여가 증명되었다. 

그 후 전문 학자에 의하여 효모의 착즙에서 무세포 상태로도 발효가 일어나는 것을 발견하고 근육의 해당 작용에 대한 연구가 진행되면서 알코올발효와 당분에 의해 과정이 같다고 밝혀지고 엠덴마이엘 호프 경로가 밝혀졌다고 볼 수 있다.

발효에는 산소가 관여하지 않고 유기질 상호간의 탈수소 효소에 의한 산화환원의 결과 고에너지 화합물이 생성되는 기질의 인산화 ATP가 생성된다. 효소란 살아있는 세포 안에서 만들어지는 단백질의 생체촉매이며 효소에 의해 매개되는 화학반응을 효소반응이라고 하는데 생체내의 화학반응은 거의가 효소반응이고 물질대사는 대부분 효소에 의해 의존하고 있다.

효소의 발현은 맥아에 함유된 물질에 의한 전분당화와 동물의 소화 작용 연구에서 시작되는데 세포내의 물질대사가 효소에 의해 이루어진다는 것은 알코올발효가 효모 추출액에 의해 행하여진다고 한다. 우레아제를 결정으로 분리한 이래 많은 효소가 계속 발견되어 단백질이라는 것이 확인되었다. 

효소는 다른 촉매와 비교해볼 때 온화한 조건에서 강력하게 반응하며, 특이성이 높고 각 효소는 일정기질의 일정반응만 촉매한다. 이것은 효소단백질의 입체구조가 촉매 활성부위를 중심으로 기질과 특이적으로 결합할 수 있기 때문이다.

효소는 단백질이기 때문에 다양한 외적조건의 영향을 받아서 활성이 다양하게 변화한다. 특히 고온에 의한 단백질 변성으로 활성을 잃거나 산도(ph) 등이 미묘한 변화에 의해 또한 활성변화를 일으킨다. 효소에는 기질과 화학반응에 관여하는 저분자 부분이 존재하는 것이다. 이것은 효소 단백질의 입체구조가 촉매 활성부위를 중심으로 하여 기질과 특이적으로 결합하도록 되어있다. 이를 효소의 특이성이라고 한다.

효소는 그 촉매 되는 반응의 형태에 따라 분류되고 명명된다. 효소는 가용성 효소로서 세포내에 용해되는 상태로 존재하는 기능(발효관계효소), 불용성효소로 막구조 등과 결합하여 존재하는 것(호흡관계효소), 복합효소계로서 근육의 수축이나 물질의 막 투과 등의 보다 고차원적인 생리적 기능을 영위 하는 것도 있다(참고로 지용성, 수용성, 가용성, 불용성이 있다).

효소의 체세포 내 형성은 기질 등의 첨가에 의해 촉진되며 대사 생산물 등의 첨가에 의해 방해되는 경우도 있다. 특히 미생물에서 현저하며 세포의 대사조절에서 큰 의미를 갖는다. 즉 효소는 촉매 역할을 하고 거의 단백질분자이며, 조건에 따라 특이적인 작용을 한다. 또한 세포의 대사유형을 결정하기에 이러한 효소들이 부족하면 단백질 등을 소화할 수 없게 된다.  효소는 세포(동물, 식물)의 합성 능력을 결정한다.