Cơ sở khoa học cốt lõi của hai quá trình này chính là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản nhờ enzyme của vi sinh vật.

Dưới đây là các cơ sở khoa học cụ thể:

1. Quá trình phân giải Protein (Proteolysis)
Đây là cơ sở quan trọng nhất cho cả nước tương và nước mắm:

Nguyên liệu: Protein có trong đậu nành (nước tương) hoặc trong cá (nước mắm).
Cơ chế: Vi sinh vật (nấm mốc trong nước tương) hoặc các enzyme protease có sẵn trong nội tạng cá và vi khuẩn cực mặn (trong nước mắm) sẽ tiết ra enzyme Protease.
Kết quả: Enzyme này chặt đứt các liên kết peptide, biến protein (chuỗi dài) thành các acid amin (đơn vị nhỏ nhất). Acid amin chính là thành phần tạo nên vị ngọt đậm đà (vị umami) và giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm.
2. Quá trình phân giải Polysaccharide (Tinh bột)
Cơ sở này chủ yếu áp dụng trong sản xuất nước tương:

Nguyên liệu: Tinh bột từ lúa mì hoặc ngô (thường được rang chín trộn cùng đậu nành).
Cơ chế: Nấm mốc (thường là chi Aspergillus) tiết ra enzyme Amylase.
Kết quả: Tinh bột được phân giải thành các loại đường đơn giản (glucose, maltose). Một phần đường này tạo vị ngọt thanh, một phần làm nguồn thức ăn cho các vi sinh vật khác ở giai đoạn sau.
3. Quá trình lên men phụ tạo hương vị (Lên men Lactic và Ethanol)
Sau khi protein và tinh bột đã được phân giải, các vi sinh vật khác (vi khuẩn lactic, nấm men) sẽ tham gia vào:

Cơ chế: Chúng chuyển hóa đường thành acid hữu cơ (như acid lactic) và rượu (ethanol), cùng các hợp chất este.
Kết quả: Tạo nên mùi thơm đặc trưng, vị chua nhẹ hài hòa và giúp bảo quản sản phẩm tự nhiên, ức chế các vi khuẩn gây thối.
4. Khả năng chịu mặn của vi sinh vật
Cả nước tương và nước mắm đều có nồng độ muối rất cao (15–25%).
Cơ sở: Các vi sinh vật tham gia quá trình này phải là những loài chịu mặn hoặc ưa mặn. Chúng có thể hoạt động bền bỉ trong môi trường nồng độ muối cao mà không bị chết do hiện tượng co nguyên sinh.