梁山大曲制曲的本质是扩大培养酿酒微生物的过程。传统制曲是一个敞口作业的过程，采用开放式的生产操作，网罗自然环境中的微生物，通过控制温度、湿度、空气和养分等因素，让有益于白酒生产的产酒生香微生物在曲坯上生长繁殖的生物转化过程。
传统大曲、小曲中微生物的来源，可归纳为空气、水、原料、曲母、器具和曲房环境等方面。一般来说，空气以细菌为主，原料中以霉菌为主，场地以酵母为主。强化大曲的制作则除了从网罗自然环境中的微生物外，还需要接种少量的经纯种培养的微生物菌种，通过共生、竞争，让接入的纯菌种占优势。麸曲是一个纯种培养的过程，微生物完全来源于人工接入的种子。

传统山东大曲生产中微生物主要有四类：霉菌、酵母菌、细菌和放线菌。
霉菌主要功能是糖化动力，包括有曲霉属、根霉属、毛霉属、青霉属、红曲霉属、犁头霉属等菌类。
酵母主要功能是发酵动力，包括有酒精酵母、产酯酵母、假丝酵母等菌类。
细菌主要功能是生香动力，包括乳酸菌属、醋杆菌属、枯草芽孢杆菌等菌类。

放线菌产生的次级代谢产物种类与生物活性物质具有其独特的性质。目前检测到浓香型、芝麻香型、酱香型大曲中有高温放线菌属的放线菌，具有多种酯酶、碱性磷酸酶、脂肪酸酶，在高温大曲中有重要作用。