Semua mikrobia mampu mengunakan nitrogen anorganik, dapat mengasimilasi amonia atau garam-garam amonium. Nitrat dapat direduksi menjadi amonium, dan khamir tidak mampu melakukannya. Pertumbuhan mikrobia menggunakan garam-garam amonium sebagai sumber karbon, seringkali meningkat dengan penambahan asam-asam amino atau basa purin dan pirimidin dalam medium. Ini biasanya karena laju sintesis satu atau lebih senyawa membatasi laju pertumbuhan. Dalam industri atibiotika, corn steep liquor telah lama digunakan sebagai sumber nitrogen dalam medium, ini merupakan limbah produksi pati jagung, konsentrasi cairan yang didapat dari tahap pertamapada biji. CSL mengandung 7 – 8 % nitrogen dan kaya akan nukleotida dan vitamin.
Beberapa mikrobia seperti asam laktat membutuhkan asam amino tertentu yang tidak dapat disintesisnya. Oleh sebab itu, berbagai sumber amino nitrogen yang relatif mahal seperti tepung kedelai, tepunng ikan, dan tepng kacang tanah sering digunakan. Serealia yang dimasak dan ditumbuk (malt barley) biasanya mengandung banyak gula dan asam amino untuk pertumbuhan mikrobia, karena amilase dan protease dihasilkan selama perkecambahan barley. Media dasar whey susu jugakaa asam amino sebagai laktalbumin dan laktaoglobulin. Suatu saat mungkin digunakan pula limbah dari tempat pemotongan.
Peptida seringkali memacu pertumbuhan dan memang hidrolisis enzim pada proteinsering memberikan nilai lebih tinggi dalam pertumbuhan mikrobia tertentu daripda campuran asam amino dalam jumlah yang sama. Sebagai teladan, Streptococcus faecalis hanya tumbuh lemah pada medium yang mengandung arginin dan asam amino yang diketahui dibutuhkan. Jika campuran sam amino diganti dengan peptda yang mengandung arginin,pertumbuhan akan lebih baik. Ekstrak sel S. Faecalis kaya akan enzim arginin dehidrogenase dan ini diduga bahwa peptida melewati membran sitoplasma dan kemudian digunakan untuk sistesis protein, asam amino bebas mungkin dimetabolisme menjadi tidak tersedia untuk sisntesis protein (misalnya arginin akan di dehidrogenasi).
Streptogenin, faktor tumbuh untuk Streptococci adalah peptida dengan bera molekul rendah, ditemukan dalamtryptic hydrolisate pada protein. Struktur yang pasti dari peptida ini tidak jelas, tetapi sintesis seperti serin-glisin-asam glutamat ditemukan mempunyai aktivitas yang sama.
Nitrogen dapat menjadi faktor pembatas karena dibutuhkan dalam jumlah yang besar. Kapang tidak dapat memfiksasi nitrogen, tetapi dapat menggunakan berbagai macam sumber nitrogen.
Dasar criteria penggunaan nitrogen:
1. Dibutuhkan hanya satu asam amino, misal asam glutamat dan mensintesis asam amino lainnya dengan transaminasi.
2. Kebanyakan kapang dapat menggunakan ammonium sebagai satu-satunya sumber nitrogen yang akan dikombinasikan dengan asam organic dari siklus TCA membentuk asam glutamate. Disini menunukkan tidak terlibatnya protein.
3. Beberapa dapat menggunakan nitrat sebagai sumber nitrogen dan mengubahnya menjadi ammonium oleh nitrat atau nitrit reduktase.
