Biologia i ekologia Drożdże i bakterie tworzące ziarna kefirowe współistnieją w symbiozie i są odpowiedzialne za fermentację mlekową i alkoholową. Aktywność ziaren jest uzależniona od żywotności wchodzących w jej skład mikroorganizmów. Początkowy rozmiar ziaren kefiru (inokulum) umieszczonych w mleku wpływa na wartość pH, lepkość i skład mikrobiologiczny produktu końcowego – kefiru. Za optymalną proporcję objętości ziaren w stosunku do mleka przyjmuje się od 1:30 do 1:50. Fermentacja mleka przez inokulum przebiega około 20 do 24 godzin, w czasie których szybko narastają homofermentatywne paciorkowce, początkowo powodując spadek pH wyrobu. Obniżone pH sprzyja rozwojowi pałeczek kwasu mlekowego, ale powoduje, że liczba paciorkowców maleje. Obecność drożdży w mieszaninie o temperaturze fermentacji (21–23 °C) pobudza wzrost wytwarzających zapach heterofermentatywnych paciorkowców. W miarę postępu fermentacji, wzrost bakterii kwasu mlekowego przebiega skuteczniej od wzrostu drożdży i bakterii kwasu octowego.
Analiza mikrobiologiczna wykazała, że struktura mikroorganizmów tworzących ziarna kefirowe różni się od struktury perkolatu wykonanego z ziaren kultury wyjściowej, a także produktu końcowego.