微生物生長所需要的營養物質主要是以的有機物和無機物的形式提供的，小部分由氣體物質供給。微生物的營養物質按其在機體中的生理作用可區分為：碳源、氮源、無機鹽、生長因子和水五大類。

1、 碳源

在微生物生長過程中為微生物提供碳素來源的物質稱為碳源(source of carbon)。

從簡單的無機含碳化合物如CO2和碳酸鹽到各種各樣的天然有機化合物都可以作為微生物的碳源，但不同 的微生物利用含碳物質具有選擇性，利用能力有差異。

碳源的生理作用主要有：碳源物質通過復雜的化學變化來構成微生物自身的細胞物質和代謝產物；同時 多數碳源物質在細胞內生化反應過程中還能為機體提供維持生命活動的能量，但有些以又CO2為唯一或主 要碳源的微生物生長所需的能源則不是來自CO2。

2、 氮源

凡是可以被微生物用來構成細胞物質的或代謝產物中氮素來源的營養物質通稱為氮源(source of nitrogen)物質。

能被微生物所利用的氮源物質有蛋白質及其各類降解產物、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、分子態氮、嘌呤 、嘧啶、脲、酰胺、氰化物。

氮源物質常被微生物用來合成細胞中含氮物質，少數情況下可作能源物質，如某些厭氧微生物在厭氧條 件下可利用某些氨基酸作為能源。

微生物對氮源的利用具有選擇性，如玉米漿相對于豆餅粉，NH4＋相對于NO3-為速效氮源。銨鹽作為氮源 時會導致培養基pH值下降，稱為生理酸性鹽，而以硝酸鹽作為氮源時培養基pH值會升高，稱為生理堿性 鹽。

3、 無機鹽

無機鹽(inorganic salt)是微生物生長必不可少的一類營養物質，它們在機體中的生理功能主要是作為 酶活性中心的組成部分、維持生物大分子和細胞結構的穩定性、調節并維持細胞的滲透壓平衡、控制細 胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長的能源物質等。

微生物生長所需的無機鹽一般有磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等金屬元素的化 合物。

在微生物的生長過程中還需要一些微量元素，微量元素是指那些在微生物生長過程中起重要作用，而機 體對這些元素的需要量極其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L(培養基中含量)。微量元素一般 參與酶的組成或使酶活化。

如果微生物在生長過程中缺乏微量元素，會導致細胞生理活性降低甚至停止生長。由于不同微生物對營 養物質的需求不盡相同，微量元素這個概念也是相對的。微量元素通常混雜在天然有機營養物、無機化 學試劑、自來水、蒸餾水、普通玻璃器皿中，如果沒有特殊原因，在配制培養基時沒有必要另外加入微 量元素。值得注意的是，許多微量元素是重金屬，如果它們過量，就會對機體產生毒害作用，而且單獨 一種微量元素過量產生的毒害作用更大，因此有必要將培養基中微量元素的量控制在正常范圍內，并注 意各種微量元素之間保持恰當比例。

4、 生長因子

生長因子(growth actor)通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成 量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。

根據生長因子的化學結構和它們在機體中的生理功能的不同，可將生長因子分為維生素(vitamin)、氨基 酸與嘌呤與嘧啶三大類。維生素在機體中所起的作用主要是作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝；有些微 生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必須在培養基中補充這些氨基酸或含有這些氨基酸的小肽類 物質，微生物才能正常生長；嘌呤與嘧啶作為生長因子在微生物機體內的作用主要是作為酶的輔酶或輔 基，以及用來合成核苷、核苷酸和核酸。

5、水

水是微生物生長所必不可少的。水在細胞中的生理功能主要有：

起到溶劑與運輸介質的作用，營養物質的吸收與代謝產物的分泌必須以水為介質才能完成；
 
參與細胞內一系列化學反應；

維持蛋白質、核酸等生物大分子穩定的天然構象；

因為水的比熱高，是熱的良好導體，能有效地吸收代謝過程中產生的熱并及時地將熱迅速散發出體外， 從而有效地控制細胞內溫度的變化；

保持充足的水分是細胞維持自身正常形態的重要因素；

微生物通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結構，如酶、微管、鞭毛及病毒顆粒的組裝與解離 。