O método de fermentação para a produção de aminoácidos é um processo pelo qual os microorganismos convertem os nutrientes em vários componentes vitais necessários para eles próprios. Com o método de fermentação, matérias-primas como a glicose são adicionadas ao meio de cultura do microorganismo, permitindo que os microorganismos proliferados produzam aminoácidos. As enzimas desempenham um papel importante nesta etapa.

As enzimas, que são proteínas que catalisam as reações químicas no corpo vivo, são indispensáveis para degradação e síntese das substâncias. Reações consecutivas envolvendo 10 a 30 tipos de enzimas fazem parte do processo de fermentação, e diversos aminoácidos são produzidos como resultado destas reações.

Para produção de aminoácidos com uso de microorganismos, é importante descobrir um microorganismo com alto potencial para produção de aminoácidos. Uma grama de solo natural contém aproximadamente 100 milhões de microorganismos. Destes, poderá ser recolhido somente um microorganismo útil. Após a seleção de um microorganismo adequado para o método de fermentação, é necessário aumentar seu potencial, isto é, conduzir aperfeiçoamentos para aproveitar todo o potencial deste microorganismo. Em geral os microorganismos produzem 20 tipos de aminoácidos, somente em quantidades necessárias para eles próprios. Eles possuem um mecanismo de controle das quantidades e qualidades de enzimas, para produção de aminoácidos somente nas quantidades necessárias. Portanto, é necessário liberar este mecanismo de controle para fabricação do aminoácido alvo em grandes quantidades.

A produção de um aminoácido depende das quantidades e qualidades das enzimas. Há aumento na produção se as enzimas envolvidas na produção do aminoácido alvo estiverem presentes em grandes quantidades sob condições adequadas para suas atividades. Suponha que um microorganismo tenha um caminho metabólico A (a) B (b) C (c) D (onde: a, b, e c são enzimas). Para produzir somente o aminoácido C em grandes quantidades, será necessário somente aumentar as ações das enzimas (a) e (b) e eliminar a ação da enzima (c). As linhagens são melhoradas com a aplicação de várias técnicas que possibilitam este processo.

O tanque de fermentação é abastecido com xaropes/açúcares derivados da cana de açúcar, milho e mandioca. Em seguida os processos para fermentação são ajustados, visando perfeitas condições na mistura, fornecimento de ar, temperatura e pH. O resultado final será somente o aminoácido alvo, obtido deste caldo fermentado de alta pureza.

Além do método de fermentação, métodos de reação e hidrólise enzimática são usados para a produção de aminoácidos. Com o método de reação enzimática, um precursor do aminoácido é convertido no aminoácido alvo, utilizando 1 ou 2 enzimas. Este método enzimático permite a conversão em um aminoácido específico sem crescimento microbial, eliminando assim o longo processo da glicose. Este método é vantajoso quando o precursor do aminoácido pode ser obtido a baixo custo. Com o método da hidrólise, as proteínas naturais são degradadas em vários aminoácidos, porém a parcela de cada aminoácido constituinte das proteínas da matéria-prima limita naturalmente a produção.

O método de fermentação tem a vantagem de produção em massa a baixo custo, que impulsionou a expansão do mercado de aminoácidos. Nos anos 60 houve uma mudança no método de fabricação de glutamato, que passou do método de hidrólise para o método de fermentação. Subseqüentemente, em rápida sucessão, uma mudança de processo semelhante foi aplicada à produção de outros aminoácidos.