酒曲实际上是在蒸煮过的谷物上长出用来酿酒的霉菌（丝状菌类），也称“曲菌”或“曲霉”。按照发霉谷物的种类，酒曲可分为米曲、麦曲、豆曲等。酒曲中含有数量众多的可降解谷物的各种酶（一种蛋白质），这些酶把谷物中的淀粉降解为糖，把蛋白质降解为可以提味的谷氨酸等氨基酸，把类脂降解为脂肪酸或甘油。曲霉从菌丝（丝状细胞）顶端生成酶。由于是自我繁殖，所以曲霉产生酶，分解谷物，并以所产生的成分为营养源。
曲霉酶降解生成的各种成分也是酵母、乳酸菌等微生物的营养源。酵母吞食曲霉酶降解生成的糖，并用体内的酶把其转化为酒精，同时产生香味。酿造用酵母不能直接分解淀粉。此外，乳酸菌也吞食糖，产生乳酸（一种有机酸）。有机酸的轻微酸性起着调控发酵食品味道的功效。曲霉研究专家这样评价曲霉的功效：“酵母和乳酸菌发酵形成酒精、味道及香味，需要一个工作‘舞台’，曲霉的任务就是要搭建起这个舞台。
”实际上，曲霉不仅产生鲜味（氨基酸）、甜味（糖），还通过协助其他微生物工作来增强酒类及发酵食品的味道，不愧是“美味的关键”。然而，产生酶并搭建了“舞台”的曲霉最后却要成为牺牲品——它们会被下料时加入的盐及酵母产生的酒精杀死。曲霉分为不同的种类，颜色和特性也各不相同。在日本，酿造所用的曲霉大多为米曲菌（Aspergillus oryzae），其分解淀粉的能力非常强。
此外，还有用来酿造酱油的酱油曲霉（Aspergillus sojae），以及用来酿造日本冲绳特有的“泡盛”烧酒、能产生更多柠檬酸的黑曲霉（Aspergillus awamori）等。使用黑曲霉酿酒时，由于柠檬酸的作用，即使在温暖的气候环境中，杂菌也很难繁殖。蒸馏后，含有酸味柠檬酸的酒糟可制作莫柔米（moromi）醋。
2005年，研究人员破译了米曲菌的基因组（全部遗传信息），发现它所包含的基因数多达1.2万个。与相近的曲霉菌相比，其基因数量要多30%。研究人员介绍说，“人类在一千多年前就开始使用曲霉。制曲时，需要在相对干燥、严格的生长条件下进行繁殖。因此，曲霉的基因数量之庞大是为了适应生长环境而不断进行‘修炼’的结果。从野生时代开始，它就没有丢失过基因，从而繁衍到了今天”。
值得一提的是，人们在对曲霉的研究中还发现了众多不为人知的酶基因。因此，研究人员认为“曲霉里依然沉睡着可能有益于产业的有用的酶”。酒曲文化是东亚特有的文化。例如，我国的绍兴酒和黄酒、韩国米酒“Maccoli”都是用酒曲酿造的。在西方国家，人们不用微生物来分解谷物，而是用让大麦种子发芽的“麦芽”酿酒。麦芽产生酶，并分解淀粉。啤酒就是由麦芽发酵酿造而成的。
除了谷物，酒曲还能软化肉类和鱼类，产生美味之源——氨基酸。此外，酒曲产生的糖分柔和甘醇，鲜美无比。酒曲酿造的甜酒有助于消化，常常被推荐为健康营养补充饮料。当我们每天坐在餐桌旁享用着酒曲制作的各种美味时，是不是也该想想历经千辛万苦培育而成的曲霉呢。