經過水解反應之后，有機大分子開始進行下一步反應，它可以有兩種：一種是有機物分子作為電子受體同時也是電子供體的生物降解過程，被稱為發酵；另一種是在此過程中，溶解性有機物被轉化成以揮發性脂肪酸為主的末端產物，此過程被稱為酸化。

酸化過程是要在微生物參與酶的催化作用下，由大量的、多種多樣的發酵細菌共同作用完成的。酸化微生物的種類則以梭狀芽孢桿菌和擬桿菌最為主要。其中梭狀芽孢桿菌能在極其惡劣的環境條件下很好的存活，原因在于它們是厭氧并能產芽孢的細菌。而擬桿菌是能分解糖、氨基酸和有機酸的細菌，所以它們大量存在于含有機物較豐富的地方。上訴微生物大部分都是專性厭氧菌，但往往也有及少數的兼性厭氧菌存在于厭氧環境中。專性酸化厭氧菌在酸化過程中已將環境中的繁和氧化還原電位控制在一個銀合適的水平，他正因為這些責作厭氧菌的存在，使像甲這樣的嚴格厭氧菌免受氧的很害與抑制。酸化在進行過程中，撫教降解的條件，底物種類和參與精化的強生物種群決定了顏化的末地產物的組成。底物不同，末端產物就會存在很大的魚則，比如說，蛋白質水解反紋生成氨基酸，其酸化物為氨基酸：而纖維素和淀粉類有機物的水制反應結果就生成精類分子，說明在不同情況下酸化底物的差異導致酸化末端產物的不同，具體談來，以糖為底物、般化產物主要有丁酸、乙酸、丙酸等、二氧化碳和氧氣則為酸化的附屬產物，而以氧樂酸為底物，酸化主要產物與以糖為庇物時基本相同，但不同的是、屬產物除了二氧化碳和氧氣外，還有氦氣和硫化氧，若在反應過程中同時也存在產甲烷菌，那么其中氧氣又能相當有效地被產甲烷菌利用，另外，氧氣也可以被能利用氧的硫酸鹽還原菌成脫氟菌所利用。發酵細需要想產生更多的供其氧化并從中獲得能量的中間產物，去除氧是一個很好的途經，大多數發酵細菌也可通過兩個途徑利用發酵過程中產生的質子，一是使用自身的代謝產物，何如形成乙醇：二則是在氧化酶作用下把質子轉化為氯氣：2H*+2e→ H :。這種氫化酶反應，其酸化過程的產物兒乎只有乙酸。

一般的底物在進行酸化反應時，其反應過程與其他分子無關，但部分氨基酸的分解是通過所謂的史提克蘭德（ Stickland ）反應進行的，該反應需兩種氨基酸參與，或者說它需要和其他分子同時反應，其中一個氨基酸分子進行氧化脫氮，同時產生質子 H ＋使另外一種氨基酸的兩個分子還原，兩個過程都有脫氨基的作用。也就是說，這兩種氨基酸偶聯進行氧化還原脫氨反應。以丙氨酸和甘氨酸的降解為例來說明它們就需要這種偶聯應：

 CHCHNH : COOH +2H2O→ CH , COOH +CO2+ NH +4H+

2CHNH2COOH+4H+2CH3COOH+2NH4

即

CHLCHNH2COOH+2CHNH2COOH+2H2O→3CH, COOH +3NH4+CO2這里丙氨酸是作為電子供體，甘氨酸則作為電子受體。而丙氨酸和甘氨酸都是有機物，卻一個作電子供體，另一個作電子受體。這一特點說明，酸化反應過程是一個不穩定并沒有進行到底的過程。反應過程中所生成的NH3會影響反應器中溶液的酸度，使 pH 值上升，抑制酸化反應繼續。

氨基酸除了能被耦合降解之外，也有一些能被單獨降解。決定這個反應能否進行主要是某些特殊的菌種，例如一些梭狀芽孢桿菌等。

部分級別較高的脂肪酸分子在厭氧水解或厭氧消化時，遵循脫下脂肪酸鏈羧基末端的兩個碳原子的水解方式。產生分子更小的脂肪酸和乙酸。當含碳原子數為偶數時，較高級的脂肪酸逐步降解，反應終產物為乙酸。而當含奇數個碳原子的脂肪酸進行降解時，最終產物則形成一個丙酸。不飽和脂肪酸首先通過氫化作用變成飽和脂肪酸。棕櫚酸的反應就是按照這個形式完成的，其反應方程式如下。

①含有16個碳的脂肪酸的降解將是：

CH3(CH2)14COO-+14H2O→8CHCO0-+7H++14H2

②含有17個碳的脂肪酸的降解將是：

 CHs (CH2)1sCOO-+14H2O→7CH3COO-+CH3CH2COO-+7H++14H2

從反應式不難看出，脂肪酸發酵過程中產生了大量H2，這與糖降解過程很相似，此反應能否順利進行，也必須依賴消耗氫的產甲烷過程才能使氫的濃度維持在較低的水平。另外，從反應式還可以看出，脂肪酸的降解同樣也會使 pH 值降低，因此，若一個反應系統中主要是以水解和脂肪酸化為主，應該保持反應系統中有足夠的緩沖能力，以便保證降解過程能夠較順利地進行。

在厭氧降解過程中，還必須考慮的一個因素是酸化細菌對酸的耐受力。 pH 值下降到4時，酸化過程仍可以進行。例如青貯飼料的熟化過程人們就利用了酸化細菌的這一特性。但是 pH 值為4并不是產甲烷過程的最佳 pH 值， pH 值為6.5~7.5才是產甲烷過程的最佳 pH 值，因此 pH 值的下降自然會引起甲烷生成的減少和氫的消耗的增加，并進一步引起酸化末端產物組成的改變。而產乙酸菌沒有足夠的能力克服這種改變（可以參見產乙酸中的部分論述），甲烷菌活力的下降又進一步加劇了酸的積累，使 pH 值進一步下降。厭氧降解過程由此進一步惡化，影響甲烷的形成，嚴重時便會中止。

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