发酵食品是通过微生物产生的复杂酶使食品中的有机物质发生化学反应得到的。生产发酵食品过程中最常用的微生物有细菌（醋酸杆菌、非致病棒杆菌、乳酸菌等）、酵母（酿酒酵母、椭圆酵母等）、霉菌（毛霉属、根霉属、曲霉属、红曲霉属等）。经发酵食品中微生物作用制得的食品类型通常有以下5类：①酒精饮料。如白酒、黄酒、果酒、啤酒等。②乳制品。如酸奶、酸奶油、马奶酒、干酪等。③豆制品。如豆腐乳、豆豉、纳豆、丹贝等。④发酵蔬菜。如泡菜、酸菜等。⑤调味品。如食醋、黄酱、酱油、味精等。

细菌的形态常随生活环境的变化而改变，但在一定的环境条件下，各种细菌具有一定的形态。基本形态有球状、杆状和螺旋状3种类型。大多数球菌的直径为0.5～1.0微米，杆菌的大小一般为0.5～1.0微米×1.0～3.0微米，产芽孢的细菌一般比无芽孢的细菌稍大些。细菌的质量一般在1×10^-9～1×10^-10毫克左右，但比面值（某一物体单位体积所占有的表面积）很大，生长繁殖速度快，新陈代谢活跃。以大肠杆菌（Escherichia coli）为例，其在合适的生长条件下分裂1次只需要12.5～20分钟，因而1小时内至少可以分裂3次。此外，它还可以分解自身重量1000～10000倍的乳糖。将细菌的这些性质用于食品工业中，可创造出多种有用的产品。用于发酵食品的细菌主要有醋酸杆菌、非致病棒杆菌和乳酸菌3种。

常见于腐烂的水果、蔬菜、酸化的酒类和果汁中。属革兰氏阴性无芽孢菌，多为短杆状，直或稍弯，两头圆，单生、成对或成链，大小为0.6～1.0微米×1.7～1.9微米。醋酸杆菌具有很强的氧化能力，可在醋酸含量为2%～11%的条件下氧化乙醇生成醋酸，是制造食醋的主要菌种。中科AS.41醋酸杆菌、沪酿1.01醋酸杆菌是中国食醋生产中的较为常用的两种菌种。

经常从土壤、水、空气和被污染的细菌培养皿或血平板中分离得到。非致病棒杆菌中的谷氨酸棒杆菌、力士棒杆菌、解烃棒杆菌经常用于味精（L-谷氨酸盐）的生产。它们能将糖分解成有机酸，并将含氮物质分解成铵离子，再进一步合成谷氨酸并积累于发酵液中。

能产生乳酸，是发酵乳制品制造过程中起主要作用的一类菌。根据糖发酵代谢途径可将其分为同型发酵乳酸菌和异型发酵乳酸菌。

同型发酵乳酸菌可使发酵液中80%～90%的糖转化为乳酸，仅有少量其他副产物。进行同型发酵的乳酸菌有：干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、瑞士乳杆菌、乳酸乳球菌、嗜热链球菌及乳链球菌丁二酮乳新亚种。

异型发酵菌将发酵液中50%的糖转化为乳酸，另外的糖转化成其他有机酸、醇和二氧化碳等。进行异型发酵的菌种有短乳杆菌、葡聚糖肠膜明串珠菌和乳脂明串珠菌等。

在食品工业中，通常根据不同产品的要求，将以上各菌种以不同的组合形式制成发酵剂，用于发酵乳制品的生产。常见的产品有酸奶油、干酪、酸奶等。

酵母菌是一种典型的真核微生物，在自然界中分布很广，通常在偏酸的含糖环境，如水果、蜜饯的表面和果园土壤中发现。酵母细胞多为单细胞，直径为细菌细胞的10倍，常以球形、卵圆形、圆柱形、柠檬形、梨形等形态存在。利用酵母的菌体或酵母的发酵作用能酿酒，制作面包、馒头、单细胞蛋白质（SCP）等多种食品。酵母细胞中含有蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、酶和无机盐等。酵母菌的蛋白质含量（按干基计）一般为51%～55%，维生素含量丰富多样，绝大多数是水溶性的，因此酵母是良好的蛋白质资源。但需注意供食用的酵母须加以精制除去核酸，因为过多的核酸摄入会引发人体痛风和肾结石等疾病。食品工业中常用的酵母菌有酿酒酵母、椭圆酵母、卡尔酵母和异常汉逊酵母4种。

又称啤酒酵母，对酒精有较高的耐受能力，广泛用于酒类和面包的制造。按照细胞长和宽的比例可将其分成3种类型：①细胞为圆形、卵圆形或卵形，长宽比小于2，主要用于淀粉质原料生产酒精和白酒，以及面包的制作。②细胞以卵形和长卵形为主，长宽比约为2，这类酵母主要用于啤酒、葡萄酒和果酒的酿造。③细胞为长圆形，长宽比大于2，这类酵母菌的耐高渗能力强，常用于以甘蔗糖蜜为原料的酒精生产。

细胞为卵圆形，其他生化特性与酿酒酵母类似，除耐较高浓度的乙醇外，还耐较高的葡萄汁酸度和较低浓度的二氧化硫，常用于葡萄酒的酿造。

啤酒酿造中典型的底面酵母（在液体基质内繁殖时，沉降至底部的酵母），能发酵葡萄糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖及所有的棉子糖，不发酵蜜二糖和乳糖。它的形态与生化特性都与酿酒酵母相似，不同之处是卡尔酵母具有完全发酵棉子糖的能力。此类酵母可供食用、药用和饲料用。另外，它也是维生素测定菌，可用于测定泛酸、吡哆酸和肌醇。

细胞多为球形、卵形或圆柱形，多边芽殖，常形成假菌丝。能发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、半乳糖、棉子糖，但不能利用蜜二糖和乳糖。由于能产乙酸乙酯，并能利用葡萄糖产生磷酸甘露葡聚糖，可应用于纺织及食品工业。白酒和无盐发酵酱油的增香都可采用此菌。

丝状真菌的俗称，通常指菌丝体较发达但不产生大型肉质子实体的真菌。它们生活在土壤、空气、水以及动植物的表面。食品工业中常见常用的霉菌有毛霉属（鲁氏毛霉、总状毛霉）、根霉属（黑根霉、米根霉、无根根霉）、曲霉属（米曲霉、黑曲霉、黄曲霉）、红曲霉属、木霉属（绿色木霉、康氏木霉）和地霉属（白地霉）6个属。

菌体外形呈毛状，无假根和匍匐枝，菌丝无横隔，多核，孢子囊梗直接由菌丝体生出。繁殖方式可以由子囊孢子直接萌发，也可由接合孢子进行繁殖。毛霉能产生蛋白酶，因而具有分解蛋白质的能力，可用于制作腐乳、豆豉等。某些种毛霉还具有较强的糖化能力，能糖化淀粉，可用于酒精及有机酸工业原料的糖化和发酵过程。

形态与毛霉较为相似，但存在匍匐枝和假根，这是与毛霉属区别的主要形态特征。根霉能产生淀粉酶，可将淀粉转化为糖，是酿酒业中常用的糖化菌。

菌丝体由具有横隔的分枝菌丝组成，无假根，有足细胞，为多细胞菌丝。分生孢子从分化了的菌丝（具有厚壁的足细胞）上直立长出。分生孢子的形态、大小、颜色和纹饰都是鉴别曲霉菌的重要依据。

曲霉具有多种强活性的酶系，在酿造工业中得到了广泛的应用。如应用于酿酒的糖化菌具有液化、糖化淀粉的淀粉酶，同时还有蔗糖转化酶、麦芽糖酶、乳糖酶等；有些菌能产生较强的酸性蛋白酶，可用来分解蛋白质或用作食品消化剂。黑曲霉所产生的果胶酶常用于果汁澄清，柚苷酶和橙皮苷酶用于柑橘类罐头去苦味或防止产生白色沉淀，葡萄糖氧化酶则用于食品的脱糖和除氧。

曲霉能产生延胡索酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸等多种有机酸。食品工业中应用较多的曲霉属的菌有宇佐美曲霉、米曲霉和黑曲霉等。

在培养基上生长时，初期菌丝体为白色，随后变成淡粉色、紫粉色或灰黑色等，一般能产生红色素，可作为天然红色色素的来源。红曲霉能利用多种糖类和酸类，也能利用硝酸钠、硝酸铵等。红曲霉还能产生许多酶系，如淀粉酶、麦芽糖酶、蛋白酶等。在食品工业中，红曲霉常用于酒醋类的酿造以及豆腐乳的着色等。

菌丝有横隔，分枝多，呈不规则分枝或轮生。在培养基上生长速度较快，生长初期菌落呈白色，随后变为不同的绿色，菌丝体呈棉絮状或致密丛束状。分枝菌丝上的短侧枝即为分生孢子梗，梗上长有分生孢子，孢子呈无色或淡绿色，形态以球形、椭球形或圆筒形为主。木霉含有多种酶系，特别是纤维素酶含量很高，可用于纤维素下脚料制糖、淀粉加工、食品和饲料的发酵等。

菌落形态与酵母相近，但其有真菌丝，菌丝内有横隔，菌丝成熟后形成孢子，多呈白色。地霉菌含有丰富的营养物质，可食用或作为饲料。该菌可在泡菜、腐烂的水果蔬菜、粪便以及有机肥料中发现。