Fermentacija je anaerobna razgradnja organskih tvari koja daje energiju putem bakterija, kvasca ili drugih mikroorganizama. Mliječni šećer, poznatiji kao laktoza, mliječnim proizvodima daje karakterističnu slatkoću. To je kemijski disaharid koji se sastoji od dva kemijski spojena monosaharida glukoze i galaktoze. Fermentacija laktoze, ovisno o uključenom mikroorganizmu, može proizvesti različite proizvode, ali najčešća među njima je mliječna kiselina, viskozna kiselina s kemijskom formulom CH3CH(OH)COOH. Fermentacija se može koristiti za uklanjanje laktoze iz hrane, što je korisno za one koji ne podnose laktozu; fermentaciju laktoze ne treba miješati s fermentacijom mliječne kiseline.
Mehanizmi fermentacije laktoze manje su poznati nego što bi se moglo pretpostaviti. To može biti dijelom posljedica pretpostavke i teorije koju je iznio vrlo cijenjeni biokemičar Emil Fischer, da fermentacija laktoznog kvasca prvo počinje cijepanjem disaharida u njegove supstituentne šećere; ova je pretpostavka desetljećima uglavnom bila neosporna. Sada postoje dokazi da ova pretpostavka možda nije istinita. Zapravo, u slučaju bakterijske fermentacije laktoze unutar crijeva, mehanički put varira zajedno s izborom bakterije. Većina tih mehanizama je višestruka i složena: pogledajte citirane reference za daljnje pojedinosti.
Intolerancija na laktozu rezultat je nedostatka enzima laktaze, koji se obično nalazi u dvanaesniku ili prvom dijelu tankog crijeva. Budući da se ne može izravno apsorbirati kroz tanko crijevo, sva preostala laktoza prelazi u debelo crijevo, gdje je fermentiraju neke od bakterija. Rezultat su velike količine plinova, što dovodi do bolnih grčeva, nadutosti i proljeva kod oboljelog. Jedan od načina rješavanja ove poteškoće je jesti hranu koja je prirodno siromašna laktozom ili iz koje je laktoza uklonjena. Drugi način rješavanja problema je dodavanje dodataka enzima β-galaktozidaze – proizvedenog pomoću gljive Aspergillus – u prehranu.
Proizvodi na bazi mlijeka bogati su i mliječnom kiselinom i proteinom kazeinom. Fermentacija laktoze do mliječne kiseline povećava kiselost hrane; kiselina se spaja s kazeinom, te se ta dva koaguliraju i talože. Talog se tada uklanja iz mlijeka, a mliječni proizvod dobiven od njega sadrži malo laktoze ili je bez njih. Alternativno, postoje mliječni proizvodi na biljnoj bazi soja, riža, bademi i druge zamjene za hranu. Nemliječna hrana koja sadrži laktozu uključuje prerađeno meso, neke umake, čips i umake. Netolerancija obično nije apsolutna; oboljeli obično mogu konzumirati barem malo laktoze, tako da njegova ili njezina prehrana može uključivati barem neke od namirnica koje sadrže laktozu bez potrebe za korištenjem dodataka.