盡管在葡萄酒生產中酵母的酒精發酵是主要的反應，但是整個過程的微生物生態學和生物化學是複雜的，必須很好地加以理解、認識，盡力確保生產出穩定的高質量產品。酵母、絲狀真菌、乳酸細菌、醋酸細菌、其他細菌，甚至細菌噬菌體，所有這些微生物按照不同的方式促進葡萄酒產品的質量。
葡萄的微生物菌群
按照最終葡萄酒品質的不同，葡萄酒釀造所使用的葡萄品種也各不相同。用於白葡萄酒釀造的主要葡萄品種是雷司令、瓊謠漿、米勒、霞多麗、賽美蓉和長相思。而釀造紅葡萄酒的葡萄品種包括赤霞珠、美樂、品麗珠、黑品樂、西拉和巴貝拉等品種。
健壯完整的成熟葡萄普通顆粒上棲息著103～105CFU·g-1的微生物。主要的酵母菌是克勒克酵母和漢遜酵母。同時，還有少量的假絲酵母、梅奇酵母、隱球酵母、畢赤酵母和克魯維氏酵母。啤酒酵母是主要的葡萄酒酵母，但是它在健壯的葡萄上含量較少，大約為50CFU·g-1。乳酸細菌包括各種各樣的乳杆菌、明串珠菌和足球菌。氧化葡萄糖醋杆菌、產醋醋酸杆菌、巴斯清醋酸杆菌則是主要的醋酸細菌。然而有許多因素可以影響葡萄上總的微生物群落和各種微生物種群間的相對比例。這些因素包括溫度、降雨量、其他天氣條件、葡萄品種、摘取時的成熟度、昆蟲、鳥類和黴菌侵害造成的普通損傷，以及殺真菌劑、殺蟲劑的使用等。有關這些因素影響葡萄的微生物生態的詳細研究還不夠深入。受到損傷的葡萄，微生物生長很快，可達106～108CFU·g-1，其中大部分是黴菌和醋酸菌。
在收獲前，絲狀真菌造成的葡萄腐爛對生產高質量葡萄酒來講是一個主要的威脅，應該認真地使用殺真菌劑來加以控製。嚴重感染勒黴菌的葡萄，其化學組成已經發生了改變。黴菌產生的酶不僅會影響到葡萄酒的風味和顏色，還會影響到酒精發酵、蘋果酸乳酸發酵的順利完成。灰葡萄孢黴是尤其重要的葡萄腐敗菌。盡管它可以造成著名的囊爛腐敗，但是通過控製其在葡萄上的生長卻是產生獨特的甜葡萄酒(Sauternes)、特羅肯比勒瑙斯利澤酒(Trockenkeerenauslese)和匈牙利葡萄酒(Tokay)的基本原理。黴菌在葡萄上或葡萄裏生長會造成葡萄失水，並濃縮葡萄的化學組分。伴隨著黴菌對葡萄中糖和酸的轉化代謝，這種濃縮現象造成葡萄汁中糖、甘油、其他多元醇、葡萄糖酸和少量酒石酸濃度增加。這種濃縮的葡萄汁的發酵就需要特別注意，因為濃縮的汁往往比較黏。可能由於氮源的缺乏，同時糖含量較高，已經證明黴菌會分泌抗酵母物質。灰萄孢黴也會產生各種影響葡萄酒顏色、風味的多酚氧化酶和葡萄糖苷酶以及堵塞葡萄酒過濾膜的可溶性胞外葡聚糖。
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