Fermentacija – tai anaerobinis, energiją teikiantis organinių medžiagų skaidymas per bakterijas, mieles ar kitus mikroorganizmus. Pieno cukrus, geriau žinomas kaip laktozė, suteikia pieno produktams būdingo saldumo. Chemiškai tai yra disacharidas, susidedantis iš dviejų chemiškai sujungtų monosacharidų gliukozės ir galaktozės. Laktozės fermentacija, priklausomai nuo dalyvaujančio mikroorganizmo, gali gaminti skirtingus produktus, tačiau dažniausiai iš jų yra pieno rūgštis, klampi rūgštis, kurios cheminė formulė CH3CH(OH)COOH. Fermentacija gali būti naudojama laktozei pašalinti iš maisto produktų, o tai naudinga tiems, kurie netoleruoja laktozės; laktozės fermentacijos nereikėtų painioti su pieno rūgšties fermentacija.
Laktozės fermentacijos mechanizmai yra mažiau žinomi, nei būtų galima tikėtis. Tai iš dalies gali lemti prielaida ir teorija, kurią iškėlė labai gerbiamas biochemikas Emilis Fischer, kad laktozės mielių fermentacija pirmiausia prasideda disacharido skilimu į jo pakaitalus cukrų; ši prielaida iš esmės buvo neginčijama dešimtmečius. Dabar yra įrodymų, kad ši prielaida gali būti neteisinga. Tiesą sakant, bakterinės laktozės fermentacijos žarnyne atveju mechaninis kelias skiriasi kartu su bakterijų pasirinkimu. Dauguma šių kelio mechanizmų yra daugiapakopiai ir sudėtingi: daugiau informacijos rasite nurodytose nuorodose.
Laktozės netoleravimas atsiranda dėl fermento laktazės trūkumo, paprastai randamo dvylikapirštėje žarnoje arba pirmoje plonosios žarnos dalyje. Kadangi laktozė negali būti tiesiogiai absorbuojama per plonąją žarną, visa likusi laktozė patenka į storąją žarną, kur ją fermentuoja kai kurios bakterijos. Dėl to susidaro dideli dujų kiekiai, sukeliantys skausmingus mėšlungį, pilvo pūtimą ir viduriavimą. Vienas iš būdų susidoroti su sunkumais yra valgyti maistą, kuriame natūraliai mažai laktozės arba iš kurių pašalinta laktozė. Kitas būdas su ja susidoroti – į racioną įtraukti fermento β-galaktozidazės, pagaminto naudojant Aspergillus grybą, papildų.
Pieno gaminiuose gausu ir pieno rūgšties, ir baltymo kazeino. Laktozės fermentacija iki pieno rūgšties padidina maisto rūgštingumą; rūgštis susijungia su kazeinu, o abi koaguliuoja ir nusėda. Tada nuosėdos pašalinamos iš pieno, o iš jų gautame pieno produkte yra mažai laktozės arba jos nėra. Arba yra į pieną panašių augalinės kilmės sojų, ryžių, migdolų ir kitų maisto pakaitalų. Ne pieno produktai, kurių sudėtyje yra laktozės, yra perdirbta mėsa, kai kurie padažai, traškučiai ir padažai. Netolerancija paprastai nėra absoliuti; sergantieji paprastai gali vartoti bent šiek tiek laktozės, todėl jo racione gali būti bent dalis laktozės turinčių maisto produktų, nereikalaujant vartoti papildų.