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为了生长，许多微生物需要在培养基中含有少量的铁、镁、磷、钠、钾、钙等元素，以及像铵盐这类氮源和某种碳水化合物食品（如糖类）。它们就好象农作物需要的肥料；其次，要考虑固体或液体何种更合适；第三，培养厌氧菌时要隔绝氧气，而好氧菌则要保证通气；第四，某些特定微生物需要特殊的营养物，例如许多致病菌必须在培养基中加入血清，有些微生物又需要特定的维生素。
应该指出的是，有些微生物目前还不能用人工配制的培养基来培养，必须采用活的生物或组织。例如可引起麻风病的麻风分枝杆菌离开了活组织就再不能生长。20世纪70年代发现的引起呼吸系统疾病的病原菌军团杆菌，起初用普通的培养基很难培养，最后用孵化成胚胎的鸡蛋卵黄囊作为培养基质，才得到纯培养物并确定是一种新的传染病病原菌。至于病毒，我们知道它们是绝对寄生的，所以用普通的培养基是不能繁殖的。
纯种培养技术的发展对于人类利用微生物具有决定性的意义。在没有纯种培养技术之前，尽管我们也在利用微生物，但无法得到大量的纯一的微生物培养物，因为极容易污染其它微生物。例如我国用于生产酱油、醋或酒的曲，就是靠经验获得的微生物培育物。为了使其中有用的微生物占优势，需要很丰富的经验和很严格的操作，一不小心，酒曲或酱油曲的质量得不到保证，产品的质量便得不到保证。在当前的大型微生物发酵工厂，我们可以通过一整套现代化的技术，实现一次培养数百吨纯种培养物。这就是当代的微生物工程。
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