尽管在葡萄酒生产中酵母的酒精发酵是主要的反应，但是整个过程的微生物生态学和生物化学是复杂的，必须很好地加以理解、认识，尽力确保生产出稳定的高质量产品。酵母、丝状真菌、乳酸细菌、醋酸细菌、其他细菌，甚至细菌噬菌体，所有这些微生物按照不同的方式促进葡萄酒产品的质量。
葡萄的微生物菌群
按照最终葡萄酒品质的不同，葡萄酒酿造所使用的葡萄品种也各不相同。用于白葡萄酒酿造的主要葡萄品种是雷司令、琼谣浆、米勒、霞多丽、赛美蓉和长相思。而酿造红葡萄酒的葡萄品种包括赤霞珠、美乐、品丽珠、黑品乐、西拉和巴贝拉等品种。
健壮完整的成熟葡萄普通颗粒上栖息着103～105CFU·g-1的微生物。主要的酵母菌是克勒克酵母和汉逊酵母。同时，还有少量的假丝酵母、梅奇酵母、隐球酵母、毕赤酵母和克鲁维氏酵母。啤酒酵母是主要的葡萄酒酵母，但是它在健壮的葡萄上含量较少，大约为50CFU·g-1。乳酸细菌包括各种各样的乳杆菌、明串珠菌和足球菌。氧化葡萄糖醋杆菌、产醋醋酸杆菌、巴斯清醋酸杆菌则是主要的醋酸细菌。然而有许多因素可以影响葡萄上总的微生物群落和各种微生物种群间的相对比例。这些因素包括温度、降雨量、其他天气条件、葡萄品种、摘取时的成熟度、昆虫、鸟类和霉菌侵害造成的普通损伤，以及杀真菌剂、杀虫剂的使用等。有关这些因素影响葡萄的微生物生态的详细研究还不够深入。受到损伤的葡萄，微生物生长很快，可达106～108CFU·g-1，其中大部分是霉菌和醋酸菌。
在收获前，丝状真菌造成的葡萄腐烂对生产高质量葡萄酒来讲是一个主要的威胁，应该认真地使用杀真菌剂来加以控制。严重感染勒霉菌的葡萄，其化学组成已经发生了改变。霉菌产生的酶不仅会影响到葡萄酒的风味和颜色，还会影响到酒精发酵、苹果酸乳酸发酵的顺利完成。灰葡萄孢霉是尤其重要的葡萄腐败菌。尽管它可以造成著名的囊烂腐败，但是通过控制其在葡萄上的生长却是产生独特的甜葡萄酒(Sauternes)、特罗肯比勒瑙斯利泽酒(Trockenkeerenauslese)和匈牙利葡萄酒(Tokay)的基本原理。霉菌在葡萄上或葡萄里生长会造成葡萄失水，并浓缩葡萄的化学组分。伴随着霉菌对葡萄中糖和酸的转化代谢，这种浓缩现象造成葡萄汁中糖、甘油、其他多元醇、葡萄糖酸和少量酒石酸浓度增加。这种浓缩的葡萄汁的发酵就需要特别注意，因为浓缩的汁往往比较黏。可能由于氮源的缺乏，同时糖含量较高，已经证明霉菌会分泌抗酵母物质。灰萄孢霉也会产生各种影响葡萄酒颜色、风味的多酚氧化酶和葡萄糖苷酶以及堵塞葡萄酒过滤膜的可溶性胞外葡聚糖。
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