1、微生物純培養技術的建立，發酵工業實現了第一次飛躍
第一次世界大戰期間，由於對乙醇、甘油、丙酮丁醇有大量需求，發明了簡便的密閉式低碳鋼圓柱形發酵罐，采用加壓蒸汽滅菌和無菌接種技術，通過人工控製環境條件，解決了雜菌汙染的問題，使發酵效率大幅提高，逐步建立了厭氧性發酵工程技術，同時為解決戰爭引起的糧食危機，重點開展了酵母菌體的培養技術研究。通過試驗，采用逐步補加少量麥芽汁來控製菌體生長的方法，解決了因菌體生長過快而影響溶解氧的難題。這就是目前在發酵工業中廣泛應用的補料分批培養技術。
2、深層通氣培養技術的引入，發酵工業實現了第二次飛躍
1929年弗萊明發現了青黴素。第二次世界大戰期間，由於戰爭的需要，迫切需要大規模生產青黴素，在厭氧培養技術的基礎上，用搖瓶進行實驗室培養，以及用纖維過濾進行高效率的空氣滅菌，通過攪拌使發酵罐內空氣均勻分布，成功地建立起深層通風培養法。抗生素工業的興起不僅使微生物應用到醫藥工業方麵，同時大大促進了微生物工業的發展，開創了好氧性發酵工程。人們從經濟要求出發，開始利用微生物生產大量的代謝產物，如各種有機酸、微生物酶製劑、維生素、氨基酸和激素等。
3、代謝控製發酵工程技術的產生，發酵工業實現了第三次飛躍
隨著微生物遺傳學和生物化學的發展，為提高菌種的生產能力，在氨基酸發酵工業中首先運用了人工誘變育種與代謝控製發酵的新型發酵工程技術。代謝控製發酵工程技術以動態生物化學和微生物遺傳學為基礎，將微生物進行人工誘變，得到適合於生產某種產品的突變株，再在人工控製的條件下培養，從而選擇性地大量生產人們所需的物質。
4、基因工程技術的應用，發酵工業實現了第四次飛躍
20世紀70年代發展起來的基因工程技術，推動了發酵工業向著嶄新的方向發展。利用基因工程技術構建 了所謂的“工程菌”，可以生產原來微生物所不能生產的產物。這就意味著過去依靠自然微生物的傳統發酵觀念被打破，形成了新型發酵的概念。
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