细菌的生长需要特定的营养物质，而培养基的配制可以满足这些营养需求。了解营养需求和培养基类型对于在实验室培养、分离和鉴定微生物至关重要。

营养需求

常量营养素包括碳（最丰富的元素，占干重的 50%）、氮（对于蛋白质和核酸，占干重的 12-15%）、磷（对于核酸和 ATP）、硫（对于氨基酸和辅因子）以及矿物质，例如 Mg2⁺、K⁺、Ca2⁺ 和 Fe2⁺。微量营养素（微量元素）包括铁、锌、锰、铜、钴、钼和镍，是酶功能所需的微摩尔或纳摩尔浓度。生长因子是细菌无法合成的有机化合物，包括维生素（生物素、硫胺素、B₁2）、氨基酸、嘌呤和嘧啶。

营养分类

自养生物使用二氧化碳作为唯一的碳源；光合自养生物从光中获取能量（蓝细菌），而化能自养生物从无机化合物中获取能量（亚硝化单胞菌、硝化细菌）。异养生物需要有机碳化合物——光合异养生物利用光，但需要有机碳（一些紫色细菌），化能异养生物从有机化合物（大多数致病细菌）中获取能量和碳。原养型生物可以从简单的碳源合成所有必需的有机化合物，而营养缺陷型生物由于突变而失去了合成一种或多种必需生长因子的能力。

文化媒体类型

复杂培养基含有未定义的成分，例如蛋白胨（蛋白质的酶消化物）、酵母提取物、牛肉提取物和酪蛋白水解物；营养琼脂、胰蛋白酶大豆琼脂 (TSA) 和 Luria-Bertani (LB) 肉汤是常见的例子。成分确定（合成）培养基的所有成分均经过化学成分确定，用于营养研究和代谢研究 — M9 基本培养基含有盐、葡萄糖和 NH₄Cl。富集培养基是营养丰富的培养基，支持挑剔的生物体；例如，血琼脂（含 5% 羊血的 TSA）和巧克力琼脂（针对奈瑟氏菌和嗜血杆菌的加热血琼脂）。

选择性和差异化媒体

选择性培养基含有抑制剂，可以抑制不需要的微生物，同时允许目标微生物生长。麦康凯琼脂使用胆盐和结晶紫来抑制革兰氏阳性菌，选择革兰氏阴性菌；甘露醇盐琼脂用7.5% NaCl筛选葡萄球菌。差异培养基根据代谢活动区分不同类型的微生物 - 麦康凯琼脂将乳糖发酵菌显示为粉红色或红色，将非发酵菌显示为无色，而 EMB 琼脂则显示E。大肠杆菌 绿色金属光泽。选择性和差异特性通常结合在单一介质中，如麦康凯琼脂。

专业媒体

厌氧培养基以还原剂（半胱氨酸、巯基乙酸钠）和刃天青作为氧化还原指示剂提供低氧环境；熟肉培养基和巯基乙酸肉汤支持专性厌氧菌。运输介质在运输过程中保持脆弱生物体的活力，而不促进生长 - Stuart 介质和 Cary-Blair 介质可保存病原体以供临床实验室分析。指示剂介质含有底物和指示剂，可响应特定的酶活性而产生可见的变化；三糖铁 (TSI) 琼脂测试碳水化合物发酵和 H2S 产生。

介质灭菌

121°C 高压灭菌 15 分钟是热稳定培养基灭菌的标准方法，而含葡萄糖培养基则在低温 (115°C) 下高压灭菌以防止焦糖化。热敏介质（例如含有血清、抗生素或维生素的介质）通过孔径为 0.22 µm 的膜过滤进行灭菌。为了进行质量控制，每批培养基均通过在 35°C 下孵育 48 小时进行无菌测试，并使用参考菌株（ATCC 培养物）进行生长支持测试。

影响文化成长的因素

温度分类包括嗜冷菌（−5至20°C）、嗜温菌（20–45°C，包括35–37°C的大多数病原体）、嗜热菌（45–80°C）和超嗜热菌（>80°C）。大多数细菌在 pH 6.5–7.5 下生长最佳，但嗜酸菌（例如乳酸菌、螺杆菌）更喜欢 pH 2–5，而嗜碱菌（例如霍乱弧菌）更喜欢 pH 8–10。关于氧气需求，专性需氧菌需要 O2，专性厌氧菌被 O2 杀死，兼性厌氧菌在有或没有 O2 的情况下生长，微需氧菌需要减少的 O2 (5–10%)。