微生物生長所需要的元素主要以相應(yīng)的有機物與無機物的形式提供的，也有小部分可以由分子態(tài)的氣體物質(zhì)提供。營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機體中的生理作用不同，可以將它們區(qū)分成碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水。

在微生物生長過程中能為微生物提供碳素來源的物質(zhì)稱為碳源。碳源物質(zhì)在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)變化后成為微生物自身的細胞物質(zhì)（如糖類、脂類、蛋白質(zhì)等）和代謝產(chǎn)物，碳可占一般細菌細胞干重的一半。同時絕大部分碳源物質(zhì)在細胞內(nèi)生化反應(yīng)過程中還能為機體提供維持生命活動所需的能源，因此碳源物質(zhì)通常也是能源物質(zhì)。但有些 CO 2 作為唯一或主要碳源的微生物生長所需的能源則并非來自碳源物質(zhì)。

微生物利用碳源物質(zhì)具有選擇性，糖類是一般微生物較容易利用的良好碳源和能源物質(zhì)，但不同微生物對不同糖類物質(zhì)的利用也有差別，例如在以葡萄糖和半乳糖為碳源的培養(yǎng)基中，大腸桿菌首先利用葡萄糖，然后利用半乳糖，前者稱為大腸桿菌的速效碳源，后者稱為遲效碳源。目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是單糖、糖蜜、淀粉、麩皮、米糠等。為了節(jié)約糧食，人們已經(jīng)開展了代糧發(fā)酵的科學(xué)研究，以自然界中廣泛存在的纖維素作為碳源和能源物質(zhì)來培養(yǎng)微生物。

不同種類微生物利用碳源物質(zhì)的能力也有差別。有的微生物能廣泛利用各種類型的碳源物質(zhì)，而有些微生物可利用的碳源物質(zhì)則比較少，例如假單胞菌屬中的某些種可以利用多達 90 種以上的碳源物質(zhì)，而一些甲基營養(yǎng)型微生物只能利用甲醇，甲烷，醋酸鈉，復(fù)合碳源等一碳化合物作為碳源物質(zhì)。微生物利用的碳源物質(zhì)主要有糖類、有機酸、醇、脂類、烴、 CO 2 及碳酸鹽等。