しょうゆの醸造過程では、原料中のさまざまな有機物がさまざまな微生物のさまざまな酵素系の働きにより複雑な生化学反応を起こし、しょうゆ中のさまざまな成分が形成されます。このうち、原料のタンパク質はプロテアーゼやペプチダーゼの作用により一連の加水分解反応を起こし、分子量の異なるペプチドが生成されます。プロテアーゼとペプチダーゼの作用に最適な温度は 40 ～ 45 度です。
植物タンパク質には 18 個のアミノ酸が含まれています。グルタミン酸とアスパラギン酸はうま味に寄与し、グリシン、アラニン、トリプトファンは甘味に寄与し、チロシンは苦味に寄与し、ペプチドもまたうま味と風味に寄与します。完成した醤油の全窒素量のうち、アミノ酸窒素は約50％を占めます。塩の添加量が足りなかったり、塩水が均一に混ざっていないと、もろみの発酵中に腐敗菌が発生しやすくなり、アミノ酸が分解されてアンモニアやアミンが生成し、旨味が損なわれ、異臭が発生します。したがって、予防が重要です。腐敗菌の繁殖に最適な温度は30度前後で、環境は中性から弱アルカリ性が適しています。
アミラーゼはでんぷんを加水分解して糖を生成し、発酵菌（乳酸菌など）に栄養を与えます。これらの細菌は徐々に増殖して乳酸発酵を起こし、弱酸性から酸性の環境を作り出し、腐敗菌を効果的に抑制し、酵母の増殖と発酵に好ましい条件を作り出します。タンパク質は酸性プロテアーゼの作用により加水分解を続けます。同時に、他の種類の発酵も起こり、有機酸やアルコールなどの対応する生成物が生成されます。
発酵中、原料中のセルロース、ヘミセルロース、ペクチン、油脂も酵素変化を起こし、それぞれの分解物が生成されます。
このうち、有機酸やアルコールはエステル化反応を起こし、さまざまなエステルを生成します。
醤油には、アミノ酸製品の他に、デキストリン、麦芽糖、ブドウ糖、五炭糖などの糖質が含まれています。乳酸、酢酸、クエン酸、コハク酸、プロピオン酸、リンゴ酸等の有機酸。エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等のアルコール類。エステル類としては、酢酸エチル、乳酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチルなどが挙げられる。それぞれが醤油の独特の風味を生み出します。醤油の醸造中にも褐変、つまり発色が起こります。焼き色には、酵素による焼き色と非酵素による焼き色という 2 種類があります。-前者は、微生物のフェノールヒドロキシラーゼとポリフェノールオキシダーゼの触媒作用によるチロシンの褐色色素（メラニン）への酸化を伴い、主に発酵の後期段階で起こります。後者には直接的な酵素の関与はありません。これは、グルコースやアミノ酸などの発酵産物がメイラード反応を受けてメラノイジンを生成するときに発生します。発酵期間を延長し、温度を上げるとこの反応は促進されますが、酵素発酵に影響します。したがって、この褐変反応は発酵の後期段階でのみ使用できます。上記の焦げ目付けでは、淡色の醤油のみが生成されます。-濃い茶色の醤油が必要な場合は、カラメル色素（砂糖を150-200度でカラメル化することによって作られ、醤油の発酵に関与しないプロセス）を追加する必要があります。そのため、仕込まれた麹（発酵種）とかん水を混合し、発酵発酵させると、適温で各種酵素の化学変化が促進され、うま味、甘味、アルコール感、酸味、塩味が混ざり合い、醤油独特の色、香り、風味、コクが生まれます。醤油の香り成分の形成はさらに複雑で、主にエステル、アルコール、ヒドロキシ化合物、アセタール、フェノールなど、80種類以上の微量香り成分が発見されています。その発生源としては、原料から発生するもの、アスペルギルス属の代謝物からなるもの、耐塩性乳酸菌の代謝物から発生するもの、化学反応により発生するものなどがあります。
