Целый ряд пищевых продуктов получают в ходе биотехнологических процессов: хлеб и хлебобулочные изделия, вино, пиво, квас, спирт получают в результате дрожжевого брожения; сырокопчёные колбасы, квашеные овощи, кисломолочные продукты образуются под действием бактерий, а отдельные виды сыров обязаны своим существованием плесневым грибам. Обмен веществ и развитие клеток микроорганизмов невозможно без питания. Кроме воды им необходимы углерод, азот, минеральные вещества, микроэлементы, витамины, аминокислоты, пиримидины и пурины.

В соответствии со способностью использования источников углерода различают автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы. Первые используют в качестве источника углерода углекислый газ и органические вещества, которые они могут получать, окисляя неорганические. Гетеротрофным микроорганизмам требуются органические источники углерода. В пищевой промышленности применяются гетеротрофы. Источниками углерода им служат моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза и др.), дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза, целлобиоза), трисахариды (раффиноза), полисахариды, олиго- и полипептиды, аминокислоты, а также природное сырьё: шрот, мука, картофель, свёкла, целлюлоза. В настоящее время в качестве источника углерода в биотехнологии используют гидролизаты крахмала и целлюлозы, сахарную мелассу, спирт и др.

В целом, плесневые грибы растут преимущественно на сахаросодержащих средах, а бактерии — на белоксодержащих.

Микроорганизмам, не способным усваивать азот из воздуха, нужны для развития азотсодержащие среды. Обычно используют производные аммиака, сам аммиак, мочевину, аминокислоты (глицин, аланин, валин и др.), пептоны и белковые продукты (например, мясной экстракт).

Из минеральных веществ самым важным для микроорганизмов является фосфор, участвующий в переносе энергии и входящий в состав нуклеиновых кислот. Кроме того, им требуются сера, калий, кальций, магний и натрий, а также микроэлементы: кобальт, марганец, медь, цинк, молибден, хром, никель, ваныадий, бор, селен, кремний, вольфрам, хлор и иод. Для удовлетворения потребности микроорганизмов в этих элементах их вносят в субстрат в виде неорганических солей.

Витамины являются необходимым условием развития различных микроорганизмов, так как они входят в состав коферментов (например, никотинамида в НАД⁺ и НАДФ⁺). Наиболее важными для микроорганизмов витаминами являются тиамин (B₁), рибофлавин (В₂), пиридоксин (В₆), биотин, пантотеновая кислота, фолиевая кислота и кобаламин (В₁₂).

Пиримидины и пурины необходимы клетке для синтеза нуклеиновых кислот.

Области применения: производство хлеба и хлебобулочных изделий, вин, пива, кваса, спирта, сырокопчёных колбас, квашеных овощей, кисломолочных продуктов, отдельных видов сыров

Вещества, способствующие жизнедеятельности полезных микроорганизмов,
разрешённые к применению при производстве пищевых продуктов в РФ:

Е170 углекислые соли кальция,
Е640 глицин,
Е641 L-лейцин,
Е101 рибофлавин,
Е927b карбамид (мочевина),
Е327 лактат кальция,
Е338 ортофосфорная кислота,
Е339 (i) дигидрофосфат натрия,
Е340 фосфаты калия,
Е342 фосфаты аммония,
Е450 пирофосфаты,
Е501 (i)карбонаты калия,
Е508 хлорид калия,
Е509 хлорид кальция,
Е510 хлорид аммония,
Е511 хлорид магния,
Е515 сульфаты калия,
Е516 сульфат кальция,
Е517 сульфаты аммония,
Е518 сульфат магния,
Е529 оксид кальция,
Е519 Сульфат меди,
биотин, витамины комплекса В, дрожжевые автолизаты, инозит, карбонат кальция, ниацин, пантотеновая кислота, сульфат железа, сульфат железа-аммония, сульфат цинка, фосфат кальция.