用人工方法，提供细菌在自然环境或动物体内生长繁殖需要的基本条件，达到细菌培养、鉴定及进一步利用的目的。人工培养细菌，除需提供充足的营养物质外，尚需有合适的酸碱度、适宜的温度及必要的气体环境。在营养丰富、生长繁殖条件适宜时，细菌生长繁殖最为迅速。

一、细菌的营养需要

细菌种类繁多，营养需要千差万别，但其基本营养要求不外水分、无机盐类、含碳化合物和含氮化合物，个别细菌还需要生长因子等特殊物质。

（一）水分

水虽不属于严格的营养物质，但细菌生长繁殖需要大量的水分。水除是细菌的主要组成成分之一外，同时又是一种良好的溶剂，许多物质溶解于水中才能被细菌吸收，细菌的渗透、分泌和排泄以及水解和许多生化反应等作用都以水为媒介。另外，水的比热大，利于热的吸收和散发，可有效地调节细胞与所处环境的温度。

（二）无机盐类

无机盐类可提供细菌生长所需的一些元素，根据对其需要量可分为常量元素和微量元素。一般情况下，这些元素在所供给的水、营养物质中含有，不需特殊提供。但有些细菌，如嗜盐菌对Na＋和Cl－有特殊需要

（三）含碳化合物

细菌合成碳水化合物，进一步合成多糖、脂类、蛋白质、核酸等组成成分需要碳素营养，自养菌是以CO2或碳酸盐为碳源，异养菌则以有机含碳化合物为碳源，也需要少量的CO2，可由分解代谢所产生的CO2满足其需要。有些异养菌在培养开始时，需先加一些CO2以促进其生长。异养菌最常利用的碳源是糖类，另外还有有机酸、醇类、脂类以及氨基酸等。糖类以单糖(己糖)主要是葡萄糖和果糖，几乎所有异养菌均可利用；双糖中的蔗糖、乳糖、麦芽糖等某些细菌可利用；多糖中的淀粉，病原菌往往可能利用，而纤维素、果胶等只能为某些自然界的细菌所利用。细菌能利用什么种类的糖类物质或含碳物质并产生什么样的产物，这可作为细菌鉴定的依据。

在培养细菌时，因细菌可利用氨基酸中的碳素，往往不需添加任何糖类。

（四）含氮化合物

有机的、无机的含氮化合物均可作为细菌氮源，但细菌种类不同而对氮源要求有所差异。有些细菌（如固氮菌）可利用空气中的分子状态的氮，而大多数细菌能利用无机的铵盐、硝酸盐以及有机的氨基酸。许多病原菌不能利用无机含氮化合物，需要供给有机含氮化合物才能生长。高分子的蛋白胨和蛋白质，细菌不能直接利用，必须经由细菌分泌的蛋白水解酶降解为肽或氨基酸后才能利用。

由于细菌种类不同，利用无机含氮化合物的能力不同，可作为细菌鉴定的依据。

（五）生长因子

除上述营养物外，有些细菌还需特殊的物质才能生长或促进其生长，这类物质称为生长因子(growth factor)。生长因子多为维生素或维生素类似物，主要是B族维生素，还有对氨基苯甲酸和谷氨酰胺等，主要作为辅酶或辅基的成分而起作用。此外，还有一些化合物为某些细菌生长所必需，如嗜血杆菌生长需要血液中的X因子和V因子。X因子与氯化高铁血红蛋白相同，V因子是辅酶I(NAD)或辅酶II(NADP)。生长因子通常由酵母浸出物、血液、腹水或血清供给。对生长因子需要的不同，也可作为细菌鉴定的依据。

二、细菌生长繁殖的条件

细菌要正常的生长繁殖，必须具备符合其生理特性的一定环境条件。

（一）营养物质

根据细菌的营养需要，要满足其生长所必需的水分、无机盐、含碳化合物、含氮化合物以及生长因子等。所提供的营养物质应不含对细菌生长有害、有毒的成分。

（二）温度

不同细菌对温度有不同适应范围，各种细菌又有各自的可生长温度范围及最适温度。根据细菌对温度的适应范围，可将细菌分为三类：嗜冷菌（psychrophile），生长范围-5℃~30℃，最适生长10℃~20℃；嗜温菌（mesophile），生长范围10℃~45℃，最适20℃~40℃；嗜热菌（termophile），生长范围25℃~95℃，最适50℃~60℃。病原菌已适应动物的体温，因此均为嗜温菌。某些嗜冷菌对鱼类等变温动物有致病性。

（三）酸碱度

pH影响微生物的生长，每种细菌均有一个可适应的pH范围及最适生长pH。虽然大多数细菌在pH 6~8之间可以生长，但多数病原菌的最适pH为7.2~7.6，个别偏酸，如鼻疽假单胞菌（Pseudomonas mallei）为pH 6.4~6.6；或偏碱，如肠球菌（Enterococcus）为pH 9.6。在细菌生长过程中，能使培养基变酸或变碱而影响其生长，所以在培养基中往往需要加入一定的缓冲剂。

（四）氧气 

根据细菌对氧的要求，可将其分为需氧菌、厌氧菌及兼性厌氧菌。需氧菌（aerobe）行需氧呼吸，必须在有一定浓度的游离氧的条件下才能生长繁殖，其中只需低分子氧浓度(2%～10%)者特称微需氧菌(microaerophilic bacteria)。厌氧菌（anaerobe）行厌氧呼吸，必须在无游离氧或其浓度极低的条件下才能存活。其原因是，细菌在代谢过程中产生对菌体有毒性的过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2－）和羟自由基（OH•）等，厌氧菌部分或全部缺乏降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，因O2－或H2O2的毒性作用死亡。兼性厌氧菌（facultative anaerobe）既可行需氧呼吸，又可行厌氧呼吸，通常在有氧条件比无氧环境生长更好。

（五）渗透压

细菌生长有一定的可生长渗透压范围和最适渗透压，大多数细菌生长最适渗透压为等渗环境，也有些细菌（如嗜盐菌）适宜高渗环境。细菌一般较其他生物细胞对渗透压的改变有较大的适应能力。

三、培养基（culture medium）

培养基是人工配制的基质，含有细菌生长繁殖必需的营养物质。培养基制成后，通常都要经灭菌处理。按营养组成的差异，可将培养基分为基础培养基（basal medium）及营养培养基（nutrient medium）。前者含多数细菌生长繁殖所需的基本营养成分，常用新鲜牛肉浸膏，加入适量的蛋白胨、NaCl、磷酸盐，调节pH至7.2~7.6即成。在基础培养基中，添加葡萄糖、血液或血清等，即为营养培养基，最常用的是血琼脂平板。

按状态的差异，可将培养基分为固体培养基、半固体培养基及液体培养三类。液体培养基（liquid medium）即不加凝固剂的基础培养基或营养培养基，用于扩增纯培养的菌体、确定细菌生长曲线等。在液体培养基中加入1%~2%的琼脂，即成为遇热融化、冷却后凝固的固体培养基（solid medium），用于细菌的分离、纯化、生物活性检测等。如将加入液体培养基的琼脂减半，用0.5%左右，即成为半固体培养基（semi-solid medium），可作穿刺试验，观察细菌的动力及短期保藏菌种等。

按功能的差异，可将培养基分为鉴别培养基、选择培养基及厌氧培养基。在培养基中加入特定作用底物及产生显色反应的指示剂，即可凭肉眼根据颜色识别，这就是鉴别培养基（differential medium）。在培养基中加入某种化学物质，对不同细菌分别产生抑制或促进作用，从而可从混杂多种细菌的样本分离出所需细菌，此即为选择培养基（selective medium）。最常用的有麦康凯（MacConkey）培养基，内含胆酸盐，能抑制革兰氏阳性菌的生长，有利于大肠杆菌及沙门氏菌的生长。在实际使用中，鉴别与选择两种功能往往结合在一种培养基之中。厌氧培养基（anaerobic medium）是为培养厌氧菌而设计的，是在培养基中加入还原剂如巯基乙酸钠等，或用石蜡或凡士林封住培养基表面，隔绝空气，有的还需放入无氧气培养箱维持无氧环境。庖肉培养基（cooked meat medium）是常用的厌氧培养基，其中含不饱和脂肪酸和谷胱甘肽的肉渣起到还原剂的作用。