光合細菌（簡稱PSB）是以光為能源，以CO2或有機物為碳源，以硫化氫等為供氫體，進行自養或異養的一類原核微生物的總稱，廣泛分布於自然界的土壤、水田、沼澤、湖泊和江海等處，具有固氮、產氫、固碳和脫硫等多種生理生化功能，在自然界的物質循環中起著非常重要的作用。根據光合細菌所含光合色素和電子供體的不同而分為產氧光合細菌（藍細菌、原綠菌）和不產氧光合細菌（紫色細菌和綠色細菌）。
光合細菌
光合細菌適宜生長在15℃—40℃的環境中，有半環狀、杆狀、球狀、螺旋狀等多種形態。光合細菌雖不含葉綠體，但含有類似葉綠體的結構，在此結構中有葉綠素、菌綠素、輔助色素類胡蘿蔔素和藻膽素等細菌光合色素，這些色素是光合細菌進行光合作用的物質基礎。
光合細菌菌體無毒且營養豐富，含有65.45%蛋白質，7.18%脂肪，2.78%粗纖維和20.31%可溶性糖。PSB菌體還含有豐富的B族微生物（其中維生素B12含量是酵母的200倍）和16種人體必需胺基酸、泛酸、葉酸等。除此之外，還含有抗病毒物質、促生長因子和輔酶Q等多種生理活性物質，尤其是輔酶Q含量分別為酵母、菠菜葉和玉米幼芽的13倍、94倍和82倍。光合細菌也因此被開發成多種保健食品。據美國商務部透露，僅1992年, 美國保健品中約有5.5% ~ 6.5%的品種加有不同比重的光合細菌菌液；日本生物化學工業公司生產的一種紫色光合細菌保健食品還申請了專利。
由於以煤焦油係為主要成分的合成色素具有致癌性，天然色素的開發引起了廣泛關注。光合細菌含有的類胡蘿蔔素是一種用途非常廣泛的功能色素，在用作食品添加劑的同時還可起到抗氧化的保健作用。採用光合細菌發酵生產的類胡蘿蔔素無毒、色彩鮮豔，目前已被廣泛應用於油脂類、豆製品、冰淇淋、糕點以及飲料等的著色。
此外，光合細菌還可作為優良的水質改良劑和飼料添加劑應用於水產養殖和畜禽飼養上。