有人按生物化学转化过程（如下图）将发酵过程分为:

水解作用

由棱菌属、拟杆菌属等细菌将碳水化合物和蛋白质等大分子有机质降解为小分子有机化合物，如葡萄糖、氨基酸等；

发酵作用

由梭菌属、拟杆菌属及其他细菌（如乳酸菌类、丙酸杆菌属）进一步将水解的产物降解为小分子的醇类、有机酸类、二氧化碳、氢气、氨气等；

产乙酸和产氢作用

把发酵作用所产生的小分子醇类和一些脂肪酸降解为乙酸、甲酸、二氧化碳和氢。人们对这类细菌了解尚少，甚至连种、属都还没有明确。但已肯定这类细菌所产生的氢对其自身进一步生长繁殖有抑制作用。因此，产乙酸和氢的细菌，必须与能利用氢的细菌，如产甲烷细菌和伍氏乙酸杆菌等共同生存；

产甲烷作用

由产甲烷细菌将前3阶段所产生的氢气、二氧化碳以及甲酸、乙酸、甲醇和甲胺类等转化为甲烷。产甲烷细菌形态多样，但生理特性却大致相同，在缺氧条件下，均以甲烷为主要代谢产物。

沼气发酵微生物之间的生态关系

在沼气发酵过程中，不产甲烷细菌和产甲烷细菌之间，相互依赖，互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境条件，但它们之间又互相制约，在发酵过程中总处于平衡状态。它们之间的主要关系表现在下列几方面：

①不产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需要的基质

②不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位条件

③不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除了有害物质

④产甲烷细菌又为不产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制

⑤不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值