Các vi sinh vật dị dưỡng hóa học có thể nhóm lại theo dạng trao đổi chất và nhu cầu oxy phân tử của chúng. Các vi sinh vật tạo ra năng lượng bằng cách vận chuyển điện tử trung gian của enzyme từ chất cho điện tử đến chất nhận điện tử bên ngoài (như oxy) được gọi là quá trình trao đổi chất
hô hấp (respiratory metabolism). Trong khi đó, cơ chế trao đổi chất lên men (fermentative metabolism) không có sự tham gia của chất nhận điện tử bên
ngoài. Quá trình lên men là quá trình tạo năng lượng ít hiệu quả hơn quá trình hô hấp, do đó các vi sinh vật dị dưỡng loại này có tốc độ sinh trưởng và sản sinh tế bào thấp hơn so với vi sinh vật dị dưỡng trao đổi chất theo cơ chế hô hấp.
Khi oxy phân tử được sử dụng làm chất nhận điện tử trong quá trình trao đổi chất hô hấp, thì quá trình này được gọi là quá trình hô hấp hiếu khí (aerobic
respiration). Các vi sinh vật phụ thuộc vào quá trình hô hấp hiếu khí để đạt
được nhu cầu năng lượng của chúng có thể tồn tại chỉ khi được cung cấp oxy phân tử, gọi là vi sinh vật hiếu khí bắt buộc (obligate aerobic). Các chất vô cơ bị oxy hóa chẳng hạn như nitrat và sulfate có thể đóng vai trò chất nhận điện tử đối với một số loại vi sinh vật hô hấp trong điều kiện không có oxy phân tử. Trong lĩnh vực công nghệ môi trường, các quá trình sử dụng các loại vi sinh vật này thường được gọi là quá trình thiếu khí (anoxic).
Các vi sinh vật sản sinh năng lượng bằng quá trình lên men và chỉ có thể tồn tại trong điều kiện môi trường không có oxy được gọi là vi sinh vật kỵ
khí bắt buộc (obligate anaerobic). Bên cạnh đó còn có một nhóm vi sinh vật
khác có thể phát triển trong cả điều kiện có hoặc không có oxy phân tử được gọi là vi sinh vật kỵ khí tùy tiện (facultative anaerobes). Các vi sinh vật tuỳ tiện có thể được phân loại thành 2 nhóm dựa trên khả năng trao đổi chất của chúng. Những vi sinh vật kỵ khí tùy tiện thật sự có thể chuyển từ quá trình trao đổi chất theo cơ chế len men sang dạng trao đổi chất theo cơ chế hô hấp hiếu khí tuỳ theo sự có mặt của oxy phân tử. Các vi sinh vật kỵ khí chịu được điều kiện hiếu khí (aerotolerant anaerbobes) có cơ chế trao đổi chất lên men hoàn toàn nhưng khá trơ khi có mặt oxy phân tử.
Bảng 6.5 Các chất nhận điện tử trong các phản ứng của vi sinh vật
Môi trường Chất nhận điện tử Quá trình
Hiếu khí Kỵ khí Oxy, O2 Nitrate, NO3- Sulfate, SO42- Khí Carbonic, CO2
Trao đổi chất hiếu khí Khử nitrat
Khử sulfate Methane hóa
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.