培養基的成分包括:碳源、氮源、礦物質,以及其他必需物質。這些成分通過生物反應過程，生成生物物質、生物化工產品，并放出CO2、H2O和熱量。 培養基的成分還可以由發酵過程中所需的元素出發，如C、H、O、N、S、P、Mg、K等。此外,必要時還
有一些需要量很少的微量元素,如Fe、Zn、Cu、Mn、Co、Mo、B等。在發酵過程中某些生物本身不能合成的物質，如氨基酸、維生素或核苷酸等，必要時亦作為營養物質加入到培養基中。
 
碳源 
具有雙重作用。生物在產生生物物質或生物化工產品過程中，它不僅為其提供碳源，也為其提供能源。碳水化合物是微生物發酵中的主要碳源，包括淀粉、葡萄糖、蔗糖和乳糖等。此外，植物油如豆油、棉籽油、玉米油等亦常被應用作為碳源。這類油常與表面活性劑合用，以消除發酵過程中所產生的泡沫。甲醇可用以生產單細胞蛋白。正烷烴類可用以生產有機酸、氨基酸和維生素等，甚至二氧化碳也可作為光合細菌的碳源。 

氮源
包括無機氮源和有機氮源。無機氮源包括氨、銨鹽及硝酸鹽等，它們在被應用時應注意發酵中pH的變化；有機氮源包括氨基酸、蛋白質及尿素等，有機氮源的加入往往加快了生物的生長。因考慮到成本因素，一些有機氮源，如黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、魚粉、酵母粉等常被選用。 

培養基的組成中除了水分外，碳源和氮源的含量是zui大的。碳源含量一般不超過10％，氮源含量較低，一般碳氮比應為3～4:1。碳、氮源含量不能過高的原因是避免產生基質或產物對反應的抑制和因滲透壓過高引起細胞失水而死亡。 

礦物質 
培養基中 Mg、P、K、S、Ca、Cl常是主要的礦物質的組成成分，其他如Co、Cu、Fe、Mn、Mo及Zn也往往不可少，但需要量很小，可從其他主要培養基成分中得到。如是使用合成培養基就需要把這些微量元素加進去。它們不僅為生物生長所必需，也是為了得到某些產物所*者。例如生物合成青霉素或頭孢菌素需要一定量的硫；生物合成維生素B12需要一定量的鈷。 

維生素 
某些生物在培養過程中需要某些維生素，往往在天然培養基中已經提供了必要的維生素，但在某些特殊情況下需單獨加入維生素。例如在谷氨酸生產過程中需加入生物素,某些植物細胞培養中需要硫胺素（維生素B1）。 

緩沖劑 

培養基廠商
由于發酵過程中pH對形成生物產物的影響很大，為維持穩定的pH，常采用緩沖劑，例如碳酸鈣或磷酸鹽。后者除能調節pH外，還為培養基提供磷源。 前體或代謝調節劑 前體是指某一種化合物被加入到發酵培養基中之后，能直接參與產物的生物合成中去。如在青霉素G（即芐基青霉素）的發酵過程中,加入適當的芐基化合物（如苯乙酸）能明顯提高青霉素 G的產量。 代謝調節劑中包括抑制劑和誘導劑，當一種抑制劑加入到發酵過程中時能抑制不需要的產物，而大量產生所需的特定產物（或中間體）。如在四環素發酵中，加入溴化物能抑制金霉素（即氯四環素）的形成，從而增加四環素的產量。至于誘導劑，多數酶的生成需要它來誘導。在正常情況下,酶所需的基質或基質的類似物,可用作誘導劑。如曲霉產生α－淀粉酶時需要淀粉作誘導劑。
 
防沫劑 
也稱消泡劑，一種表面活性劑，能降低泡沫的表面張力，從而消除發酵中泡沫。在多數好氣發酵中需解決泡沫問題。泡沫形成的主要原因是由于在培養基中有蛋白質，從而在發酵液和空氣泡之間的界面上形成膜，這種膜不易被破壞。泡沫大量形成后，能進入發酵罐的排氣管道而造成發酵染菌及發酵液流失。常用的消泡劑為油脂類、酯類、硅油及聚氧乙烯－聚氧丙烯甘油醚。加入消泡劑能降低氧傳遞率達50％，因此消泡劑應盡量少加。 

在大規模連續發酵培養單細胞蛋白中，需將發酵液循環以充分利用其中的營養物質。但在循環過程中需調節其中營養物的含量水平。采用此工藝時，常注意防止在單細胞蛋白飼料中，過多積累不必要的其他代謝物。 動物細胞的培養基，包括葡萄糖（有時加半乳糖）、氨基酸（有時加蛋白水解液）、維生素、激素、無機鹽及血清等,其中血清常是必要的，且含量要占5％～10％。由于它的來源有限，價格高昂，因此正在進行無血清培養的研究。植物細胞的培養基，除了包括微生物培養基的基本成分外，還必須包含植物激素（如生長素、細胞分裂素等）、植物生長調節劑（人工合成的外源激素）及必要的前體。