通過對微生物細胞化學組成和代謝產物的化學成分分析，我們可以大致地看出微生物在生長繁殖過程中所需要的營養物質。這些營養物一般包括碳素化合物、氮素化合物、無機鹽類、維生素和水分等。下麵分別介紹。
一、碳源
凡可構成微生物細胞和代謝產物中碳架來源的物質稱為碳源。它的作用有兩點：
①提供細胞物質中的碳素來源 。
②提供微生物生長繁殖過程中所需要的能量。
正因為碳素有雙重作用，所以在微生物的營養需要中，對碳的需要量最大。
碳源的種類很多，從簡單的無機碳化合物，如CO2，到複雜的有機碳化合物，如糖類、醇類、有機酸、蛋白質及其分解產物、脂肪和烴類等，都可以被不同的微生物所利用。大多數微生物是以有機碳化合物作為碳源和能源，而糖類則是最好的碳源，特別是葡萄糖。有些微生物能利用烴類化合物如石油作為碳源；有些微生物能分解許多極毒物質，如氰化物、酚等，它們正被人類用來消除“三廢 ”；有些微生物能利用CO2或碳酸鹽作為唯一或主要的碳源 。在生產實踐中，發酵工業所需要 的碳素原料主要是 山芋粉、玉米粉、麩皮、廢糖蜜、野生植物澱粉等。為了節約糧食、物盡其用、化廢為寶，已經開展利用豆腐水、發酵廢液、醬渣、酒糟、石油等作為微生物碳源 的研究，有些已取得了顯著的成績。
二、氮源
凡是構成微生物細胞物質或代謝產物中氮素來源的物質，稱為氮源。氮源的主要功能是提供合成細胞物質和代謝產物中的氮素來源，一般不作為能量提供，但硝化細菌是利用銨鹽或硝酸鹽作為氮源和能源的。
氮源的範圍很廣。無機氮源如銨鹽、硝酸鹽、氮氣等，有機氮源如蛋 白質及各種分解產物、尿素、嘌呤堿、嘧啶堿等。在生產實踐中，常用作氮源的有魚粉、蠶蛹粉、各種餅粉、玉米漿等；在實驗室中，常用蛋 白腖、牛肉膏、酵母浸出汁等。一般地說，蛋白質不是微生物的良好氮源，因為蛋 白質必須首先經過菌體的胞外酶水解後才能被利用。
微生物利用氮源的能力表現出很大的差異。大多數微生物隻能利用銨鹽、其他含氮鹽、有機含氮化合物作為氮源，而有些少數固氮微生物則能利用分子態氮作為氮源合成自己的氨基酸、蛋 白質。這就是生物固氮作用。
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