В редакции журнала А.Н. Бах познакомился с академиком Полем Шюценберже, который заведовал кафедрой неорганической химии в Коллеж де Франс. Шюценберже предложил ему провести экспериментальную работу по механизму ассимиляции углерода на своей кафедре. Для проведения исследований в Коллеж де Франс не требовалось никаких дипломов. Работа не оплачивалась и не давала прав на получение ученых степеней. Так в 1890 г. не окончивший курса студент-химик Киевского университета, 10 лет не державший пробирки, смог возобновить лабораторные исследования. Сообщения об этих исследованиях – «О механизме разложения углекислоты под действием солнечного света», «О существовании перекиси водорода в зеленых растениях», «О механизме восстановления азотнокислых солей и образования азотистых соединений в растениях» – докладывались Парижской Академии наук с 1893 г. Эти работы определили его дальнейшие научные интересы в области изучения фотосинтеза, дыхания и ферментов, принимающих участие в этих процессах. Эти три направления стали узловыми проблемами биохимии.
Бах разложил биологический процесс фотосинтеза на ряд химических процессов, которые могли быть воспроизведены в пробирке. Он рассматривал ассимиляцию углекислоты не как результат ее восстановления путем отщепления молекулы кислорода, а как сопряженную окислительно-восстановительную реакцию, происходящую за счет элементов воды. Для того чтобы из углекислоты при комнатной температуре мог выделиться кислород, необходимы промежуточные продукты. Образование восстановительных продуктов должно быть связано с образованием соединений, содержащих легко отделяемый кислород, т.е. носящих перекисный характер. Бах первый указал на то, что при ассимиляции углекислоты источником выделяющегося при этом молекулярного кислорода должно служить соединение перекисного характера, как соединения, содержащие подвижный кислород. Таким образом, возникающий в процессе ассимиляции кислород является кислородом воды, а не углекислоты. Эта гипотеза нашла свое экспериментальное подтверждение в 50-е гг. ХХ в. благодаря использованию в исследованиях метода меченых атомов. Хотя в современной науке механизм фотосинтеза рассматривается по-иному, новаторская идея Баха о том, что фотосинтез представляет собой сопряженный окислительно-восстановительный процесс, оказалась правильной.
В 1892 г. между Францией и Россией была заключена военная конвенция, одним из пунктов которой была выдача Францией российских политэмигрантов. Это повлияло на решение Баха уехать из Парижа. С 1894 г. он поселился в Женеве, где ему пришлось прожить 23 года. В маленьком светлом чулане в снятой квартире Бах стал заниматься экспериментальными исследованиями. Кухонный стол, газовая горелка, несколько пробирок и колб, реактивы, химические весы, вытяжной шкаф, термостат – вот и все лабораторное оборудование. Именно в этой лаборатории он провел, начиная с 1902 г., серию исследований об одном из окислительных ферментов живой клетки – пероксидазе, играющей существенную роль в процессе дыхания. Им были разработаны новаторские методы выделения и очистки ферментов, используемые в экспериментальных работах до недавнего времени. Бах изучал фенолазу, каталазу, пероксидазу, лакказу, тирозиназу, оксидоредуктазу и др. Результаты исследований подытожены им, начиная с 1903 г., в серии печатных работ (около 100).
