В маленькой, очень скромной лаборатории в Лилле в 1857 г. Пастер сделал замечательное открытие. Он доказал, что брожение — это биологическое явление, что всякое брожение (спиртовое, уксусное и др.) является результатом жизнедеятельности особых микроскопических организмов — дрожжевых грибков. Разгадка явления брожения имела огромное значение не только для французского виноделия, терпевшего большие убытки от болезней вина и пива, но и сыграла исключительную роль в развитии биологической науки, в сельском хозяйстве и промышленности. Своими же опытами по культивированию и искусственному изолированию микроорганизмов Пастер сделал первые шаги к созданию бактериологической техники.
Казалось, что они с женой уже основательно обустроились в Лилле, как вдруг в один прекрасный день Пастер получил назначение на должность директора научного кабинета в Эколь Нормаль. Вернувшись в Париж, ученый вступил в открытую полемику с королем химиков Либихом, родоначальником химической теории брожения, и сумел доказать, что причина процесса кроется в живых организмах. На протяжении дискуссии Пастер сделал еще одно очень важное открытие. Он обнаружил организмы, для которых кислород не только не нужен, но и вреден. Эти так называемые анаэробные бактерии (1861 г.) вызывают, в частности, маслянокислое брожение и приводят к прогорканию вина и пива и порче продуктов. Открытие анаэробиоза навело Пастера на мысль, что организмам, которые обитают в среде, лишенной кислорода, брожение заменяет дыхание. Эти его исследования наголову разгромили теорию самозарождения организмов (жизни), владевшую умами ученых еще со времен Аристотеля. Чтобы рассказать о заслугах Пастера как основоположника научной микробиологии, надо написать целую книгу. В научном споре с французским ученым Ф. Пуше он многочисленными опытами неопровержимо доказал, что все микроорганизмы возникают путем размножения. Там, где микроскопические зародыши убиты и проникновение их из внешней среды невозможно, где нет и не может быть микробов, там не бывает ни брожения, ни гниения. Надо сказать, что в это время Пастер находился на грани провала, и, если бы не известная теперь колба с причудливо изогнутым, словно лебединая шея, горлом, придуманная Баларом для «удержания» бактерий, находящихся в воздухе, он бы дискуссию проиграл.
В 1865 г. ученый предложил способ сохранения пищевых продуктов с помощью тепловой обработки. Так, например, если вино сразу после брожения подогреть, не доводя до точки кипения, а потом плотно закупорить, то посторонние микробы туда не проникнут и напиток не испортится. За это открытие Пастера прозвали «винным доктором». А метод сохранения продуктов, получивший высшую награду за исследования по вину на Всемирной выставке 1867 г., называется теперь пастеризацией и широко используется в пищевой промышленности. Активная же борьба Пастера за стерилизацию инструментов в больницах имела другое важное последствие: на основе его метода медик Листер из Эдинбурга разработал принципы антисептики во врачебной практике. Это позволило врачам путем использования определенных веществ (карболовой кислоты, сулемы и др.), убивающих гноеродные бактерии, предупреждать заражение ран. Луи Пастеру же потребовалось 13 лет и тысячи опытов для завершения своих работ по брожению и гниению, чтобы с полной убежденностью объявить миру об универсальном законе участия микроскопических существ во всех видах брожения.
Всю свою дальнейшую жизнь Пастер посвятил изучению микроорганизмов и поискам средств борьбы с возбудителями заразных болезней животных и человека. О своем научном преображении сам он говорил, что «упорство в научном исследовании приводит к тому, что я люблю называть инстинктом истины». Возможно, именно этот инстинкт, никогда не подводивший Пастера, привел его к самым важным для человечества открытиям.
Его теория, опровергшая идею самозарождающейся жизни, вызвала бурное возмущение церкви, которая расценила это как посягательство на ее святые устои. В устрашение студентам, вставшим на защиту своего педагога, Пастера и директора изгнали из Эколь Нормаль. Но правительству было абсолютно невыгодно терять прославленного ученого, и его назначили профессором кафедры химии в Сорбонне.
Пастер, принесший своими открытиями миллионные доходы государству только от торговли вином, мечтал о собственной, хорошо оборудованной лаборатории. Но ему еще более двадцати лет пришлось ждать необходимого для работы. За это время ученый не раз доказал, что способен репродуцировать гениальные идеи и найти им достойное применение на благо страны и людей.