Under sojasåsbryggning genomgår olika organiska ämnen i råvarorna komplexa biokemiska reaktioner under inverkan av olika enzymsystem av olika mikroorganismer, vilket bildar en mängd olika komponenter i sojasås. Bland dessa genomgår proteiner i råvarorna en serie hydrolysprocesser under successiv verkan av proteaser och peptidaser, vilket genererar peptider med olika molekylvikter. Den optimala temperaturen för verkan av proteaser och peptidaser är 40–45 grader.
Växtproteiner innehåller 18 aminosyror; glutaminsyra och asparaginsyra bidrar med umamismak, glycin, alanin och tryptofan bidrar med sötma, tyrosin bidrar med bitterhet och peptider bidrar också till umami och smak. Aminosyrakväve står för cirka 50 % av det totala kvävet i färdig sojasås. Om otillräckligt salt tillsätts eller saltlösningen inte blandas jämnt, kan ruttnande bakterier lätt utvecklas i det fermenterade mäsken, som bryter ned aminosyror för att producera ammoniak och aminer, vilket resulterar i en förlust av umamismaken och produktion av fula och obehagliga lukter. Därför är förebyggande avgörande. Den optimala temperaturen för tillväxt av förruttnande bakterier är runt 30 grader och den lämpliga miljön är neutral eller svagt alkalisk.
Amylas hydrolyserar stärkelse för att producera socker, vilket ger näring till fermentativa bakterier (som mjölksyrabakterier). Dessa bakterier förökar sig gradvis och genomgår mjölksyrajäsning, vilket skapar en lätt sur till sur miljö som effektivt hämmar förruttnande bakterier och skapar gynnsamma förutsättningar för jästtillväxt och jäsning. Proteiner fortsätter att hydrolysera under verkan av sura proteaser. Samtidigt sker även andra typer av jäsning, vilket ger motsvarande produkter som organiska syror och alkoholer.
Under fermenteringen genomgår även cellulosa, hemicellulosa, pektin och fetter i råvarorna enzymatiska förändringar och bildar sina respektive nedbrytningsprodukter.
Bland dessa produkter genomgår organiska syror och alkoholer förestringsreaktioner för att bilda olika estrar.
Förutom aminosyraprodukter innehåller sojasås sockerarter som dextrin, maltos, glukos och pentos; organiska syror såsom mjölksyra, ättiksyra, citronsyra, bärnstenssyra, propionsyra och äppelsyra; alkoholer såsom etanol, metanol, propanol, butanol, pentanol och hexanol; och estrar såsom etylacetat, etyllaktat, butylacetat och etylpropionat. Var och en av dessa bidrar till den unika smaken av sojasås. Brynning, eller färgutveckling, sker också under sojasåsbryggning. Det finns två typer av brunfärgning: enzymatisk brunfärgning och icke-enzymatisk brunfärgning. Den förstnämnda involverar oxidation av tyrosin till bruna pigment (melanin) under katalys av mikrobiellt fenolhydroxylas och polyfenoloxidas, främst i de senare stadierna av fermenteringen. Det senare involverar ingen direkt enzyminblandning; det uppstår när fermenteringsprodukter som glukos och aminosyror genomgår en Maillard-reaktion för att producera melanoidiner. Att förlänga jäsningsperioden och höja temperaturen kan förstärka denna reaktion men påverka enzymatisk jäsning. Därför kan denna bryningsreaktion endast användas i de senare stadierna av fermenteringen. Ovanstående bryning ger bara ljus-färgad sojasås. Om en mörkbrun sojasås önskas måste karamellfärg (gjord genom att karamellisera socker vid 150-200 grader, en process som inte är involverad i sojasåsjäsning) tillsättas. Att blanda den beredda koji (fermenteringsstarter) med saltlake under inkubationsjäsningsprocessen påskyndar därför de kemiska förändringarna av olika enzymer vid lämpliga temperaturer, vilket ger en blandning av umami, sötma, alkoholsmak, syrlighet och saltlaken, vilket resulterar i den unika färgen, aromen, smaken och fylligheten hos sojasåsen. Bildandet av sojasåsaromkomponenter är ännu mer komplex, med mer än 80 spåraromkomponenter upptäckta, främst inklusive estrar, alkoholer, hydroxiföreningar, acetaler och fenoler. Deras källor inkluderar de som genereras från råvaror, de som består av Aspergillus-metaboliter, de som genereras av salttoleranta mjölksyrabakteriemetaboliter och de som genereras av kemiska reaktioner.
