一、形態結構和培養特性觀察
1、微生物的形態結構觀察主要是通過染色，在顯微鏡下對其形狀、大小、排列方式、細胞結構(包括細胞壁、細胞膜、細胞核、鞭毛、芽孢等)及染色特性進行觀察，直觀地了解細菌在形態結構上特性，根據不同微生物在形態結構上的不同達到區別、鑑定微生物的目的。
2、細菌細胞在固體培養基表面形成的細胞群體叫菌落(colony)。不同微生物在某種培養基中生長繁殖，所形成的菌落特徵有很大差異，而同一種的細菌在一定條件下，培養特徵卻有一定穩定性。，以此可以對不同微生物加以區別鑑定。因此，微生物培養特性的觀察也是微生物檢驗鑑別中的一項重要內容。
1) 細菌的培養特徵包括以下內容：在固體培養基上，觀察菌落大小、形態、顏色(色素是水溶性還是脂溶性)、光澤度、透明度、質地、隆起形狀、邊緣特徵及遷移性等。在液體培養中的表面生長情況(菌膜、環)混濁度及沉澱等。半固體培養基穿刺接種觀察運動、擴散情況。
2) 黴菌酵母菌的培養特徵：大多數酵母菌沒有絲狀體，在固體培養基上形成的菌落和細菌的很相似，只是比細菌菌落大且厚。液體培養也和細菌相似，有均勻生長、沉澱或在液面形成菌膜。黴菌有分支的絲狀體，菌絲粗長，在條件適宜的培養基裡，菌絲無限伸長沿培養基表面蔓延。黴菌的基內菌絲、氣生菌絲和孢子絲都常帶有不同顏色，因而菌落邊緣和中心，正面和背面顏色常常不同，如青黴菌：孢子青綠色，氣生菌絲無色，基內菌絲褐色。黴菌在固體培養表面形成絮狀、絨毛狀和蜘蛛網狀菌落。
二、生理生化試驗
微生物生化反應是指用化學反應來測定微生物的代謝產物，生化反應常用來鑑別一些在形態和其它方面不易區別的微生物。因此微生物生化反應是微生物分類鑑定中的重要依據之一。
微生物檢驗中常用的生化反應有：
1、糖酵解試驗
不同微生物分解利用糖類的能力有很大差異，或能利用或不能利用，能利用者，或產氣或不產氣。可用指示劑及發酵管檢驗。
試驗方法：以無菌操作，用接種針或環移取純培養物少許，接種於發酵液體培養基管，若為半固體培養基，則用接種針作穿刺接種。接種後，置36±1.0°C培養，每天觀察結果，檢視培養基顏色有無改變(產酸)，小倒管中有無氣泡，微小氣泡亦為產氣陽性，若為半固體培養基，則檢視沿穿刺線和管壁及管底有無微小氣泡，有時還可看出接種菌有無動力，若有動力、培養物可呈彌散生長。
本試驗主要是檢查細菌對各種糖、醇和糖苷等的發酵能力，從而進行各種細菌的鑑別，因而每次試驗，常需同時接種多管。一般常用的指示劑為酚紅、溴甲酚紫，溴百裡藍和An-drade指示劑。
2、澱粉水解試驗
某些細菌可以產生分解澱粉的酶，把澱粉水解為麥芽糖或葡萄糖。澱粉水解後，遇碘不再變藍色。
試驗方法：以18~24h的純培養物，塗布接種於澱粉瓊脂斜面或平板(一個平板可分區接種，試驗數種培養物)或直接移種於澱粉肉湯中，於36±1°C培養24~48h，或於20°培養5天。然後將碘試劑直接滴浸於培養表面，若為液體培養物，則加數滴碘試劑於試管中。立即檢視結果，陽性反應(澱粉被分解)為瓊脂培養基呈深藍色、菌落或培養物周圍出現無色透明環、或肉湯顏色無變化。陰性反應則無透明環或肉湯呈深藍色。
澱粉水解系逐步進行的過程，因而試驗結果與菌種產生澱粉酶的能力、培養時間，培養基含有澱粉量和pH等均有一定關係。培養基pH必須為中性或微酸性，以pH7.2最適。澱粉瓊脂平板不宜保存於冰箱，因而以臨用時製備為妥。
3、V-P試驗
某些細菌在葡萄糖蛋白腖水培養基中能分解葡萄糖產生丙酮酸，丙酮酸縮合，脫羧成乙醯甲基甲醇，後者在強鹼環境下，被空氣中氧氧化為二乙醯，二乙醯與蛋白腖中的胍基生成紅色化合物，稱V-P(+)反應。
試驗方法：
1) O』Meara氏法：將試驗菌接種於通用培養基，於36±1°C培養48h，培養液1ml加O』Meara試劑(加有0.3%肌酸Creatine或肌酸酐Creatinine的40%氫氧化鈉水溶液)1ml，搖動試管1~2min，靜置於室溫或36±1°C恆溫箱，若4h內不呈現伊紅、即判定為陰性。亦有主張在48~50°C水浴放置2h後判定結果者。
2) Barritt氏法：將試驗菌接種於通用培養基，於36±1°C培養4天、培養液2.5ml先加入5°Cα萘酚(2-na-phthol)純酒精溶液0.6ml,再加40%氫氧化鉀水溶液0.2ml，搖動2~5min，陽性菌常立即呈現紅色，若無紅色出現，靜置於室溫或36±1°C恆溫箱，如2h內仍不顯現紅色、可判定為陰性。
3) 快速法：將0.5%肌酸溶液2滴放於小試管中、挑取產酸反應的三糖鐵瓊脂斜面培養物一接種環，乳化接種於其中，加入5%α-萘酚3滴，40%氫氧化鈉水溶液2滴，振動後放置5min，判定結果。不產酸的培養物不能使用。
本試驗一般用於腸桿菌科各菌屬的鑑別。在用於芽胞桿菌和葡萄球菌等其它細菌時，通用培養基中的磷酸鹽可阻礙乙醯甲基醇的產生，故應省去或以氯化鈉代替。
4、甲基紅(Methyl Red)試驗
腸桿菌科各菌屬都能發酵葡萄糖，在分解葡萄糖過程中產生丙酮酸，進一步分解中，由於糖代謝的途徑不同，可產生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量酸性產物，可使培養基PH值下降至pH4.5以下，使甲基紅指示劑變紅。
試驗方法：挑取新的待試純培養物少許，接種於通用培養基，培養於36±1°C或30°C(以30°C較好)3~5天，從第二天起，每日取培養液1ml，加甲基紅指示劑1~2滴，陽性呈鮮紅色，弱陽性呈淡紅色，陰性為黃色。迄至發現陽性或至第5天仍為陰性、即可判定結果。
甲基紅為酸性指示劑，pH範圍為4.4~6.0，其pK值為5.0。故在pH5.0以下，隨酸度而增強黃色，在pH5.0以上，則隨鹼度而增強黃色，在pH5.0或上下接近時，可能變色不夠明顯，此時應延長培養時間，重複試驗。
5、靛基質(Imdole)試驗
某些細菌能分解蛋白腖中的色氨酸，生成吲哚。吲哚的存在可用顯色反應表現出來。吲哚與對二甲基氨基苯醛結合，形成玫瑰吲哚，為紅色化合物。
試驗方法：將待試純培養物小量接種於試驗培養基管，於36±1C培養24h時後，取約2ml培養液，加入Kovacs氏試劑2~3滴，輕搖試管，呈紅色為陽性，或先加少量乙醚或二甲苯，搖動試管以提取和濃縮靛基質，待其浮於培養液表面後，再沿試管壁徐緩加入Kovacs氏試劑數滴，在接觸面呈紅色，即為陽性。
實驗證明靛基質試劑可與17種不的靛基質化合物作用而產生陽性反應，若先用二甲苯或乙醚等進行提取，再加試劑，則只有靛基質或5-甲基靛基質在溶劑中呈現紅色，因而結果更為可靠。
6、硝酸鹽(Nitrate)還原試驗
有些細菌具有還原硝酸鹽的能力，可將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽、氨或氮氣等。亞硝酸鹽的存在可用硝酸試劑檢驗。
試驗方法：臨試前將試劑的A(磺胺酸冰醋酸溶液)和B(α-萘胺乙醇溶液)試液各0.2ml等量混合、取混合試劑約0.1ml、加於液體培養物或瓊脂斜面培養物表面，立即或於10min內呈現紅色即為試驗陽性，若無紅色出現則為陰性。
用α-萘胺進行試驗時，陽性紅色消退很快、故加入後應立即判定結果。進行試驗時必須有未接種的培養基管作為陰性對照。α-萘胺具有致癌性、故使用時應加注意。
7、明膠(Gelatin)液化試驗
有些細菌具有明膠酶(亦稱類蛋白水解酶)，能將明膠先水解為多肽，又進一步水解為胺基酸，失去凝膠性質而液化。
試驗方法：挑取18~24h待試菌培養物，以較大量穿刺接種於明膠高層約2/3深度或點種於平板培養基。於20~22℃培養7~14天。明膠高層亦可培養於36±1℃。每天觀察結果，若因培養溫度高而使明膠本身液化時應不加搖動、靜置冰箱中待其凝固後、再觀察其是否被細菌液化，如確被液化，即為試驗陽性。平板試驗結果的觀察為在培養基平板點種的菌落上滴加試劑，若為陽性，10~20min後，菌落周圍應出現清晰帶環。否則為陰性。
8、尿素酶(Urease)試驗
有些細菌能產生尿素酶，將尿素分解、產生2個分子的氨，使培養基變為鹼性，酚紅呈粉紅色。尿素酶不是誘導酶，因為不論底物尿素是否存在，細菌均能合成此酶。其活性最適pH為7.0。
試驗方法：挑取18~24h待試菌培養物大量接種於液體培養基管中，搖均，於36±1℃培養10，60和120min，分別觀察結果。或塗布並穿刺接種於瓊脂斜面，不要到達底部，留底部作變色對照。培養2，4和24h分別觀察結果，如陰性應繼續培養至4天，作最終判定，變為粉紅色為陽性。
9、氧化酶(Oxidase)試驗
氧化酶亦即細胞色素氧化酶，為細胞色素呼吸酶系統的終末呼吸酶，氧化酶先使細胞色素C氧化，然後此氧化型細胞色素C再使對苯二胺氧化，產生顏色反應。
試驗方法：在瓊脂斜面培養物上或血瓊脂平板菌落上滴加試劑1~2滴，陽性者Kovacs氏試劑呈粉紅色~深紫色，Ewing氏改進試劑呈藍色。陰性者無顏色改變。應在數分鐘內判定試驗結果。
10、硫化氫(H2S)試驗
有些細菌可分解培養基中含硫胺基酸或含硫化合物，而產生硫化氫氣體，硫化氫遇鉛鹽或低鐵鹽可生成黑色沉澱物。
試驗方法：在含有硫代硫酸鈉等指示劑的培養基中，沿管壁穿刺接種，於36±1℃培養24~28h，培養基呈黑色為陽性。陰性應繼續培養至6天。也可用醋酸鉛紙條法：將待試菌接種於一般營養肉湯，再將醋酸鉛紙條懸掛於培養基上空，以不會被濺溼為適度;用管塞壓住置36±1℃培養1~6天。紙條變黑為陽性。
11、三糖鐵(TSI)瓊脂試驗
試驗方法：以接種針挑取待試菌可疑菌落或純培養物，穿刺接種並塗布於斜面，置36±1℃培養18~24h，觀察結果。
本試驗可同時觀察乳糖和蔗糖發酵產酸或產酸產氣(變黃);產生硫化氫(變黑)。葡萄糖被分解產酸可使斜面先變黃，但因量少，生成的少量酸，因接觸空氣而氧化，加之細菌利用培養基中含氮物質，生成鹼性產物，故使斜面後來又變紅，底部由於是在厭氧狀態下，酸類不被氧化，所以仍保持黃色。
12、硫化氫-靛基質-動力(SIM)瓊脂試驗
試驗方法：以接種針挑取菌落或純養物穿刺接種約1/2深度，置36±1℃培養18~24h，觀察結果。培養物呈現黑色為硫化氫陽性，混濁或沿穿刺線向外生長為有動力，然後加Kovacs氏試劑數滴於培養表面，靜置10min，若試劑呈紅色為靛基質陽性。培養基未接種的下部，可作為對照。
本試驗用於腸桿菌科細菌初步生化篩選，與三糖鐵瓊脂等聯合使用可顯著提高篩選功效。
三、血清學試驗
血清學反應是指：相應的抗原與抗體在體外一定條件下作用，可出現肉眼可見的沉澱、凝集現象。在食品微生物檢驗中，常用血清學反應來鑑定分離到的細菌，以最終確認檢測結果。
血清學反應的一般特點：
1) 抗原體的結合具有特異性，當有共同抗原體存在時，會出現交叉反應。
2) 抗原體的結合是分子表面的結合，這種結合雖相當穩定，但是可逆的。
3) 抗原體的結合是按一定比例進行的，只有比例適當時，才能出現可見反應。
4) 血清學反應大體分為兩個階段進行，但其間無嚴格界限。第一階段為抗原體特異性結合階段，反應速度很快，只需幾秒至幾分鐘反應即可完畢，但不出現肉眼可見現象。第二階段為抗原體反應的可見階段，表現為凝集、沉澱、補體結合反應等。反應速度慢，需幾分、幾十分以至更長時間。而且，在第二階段反應中，電解質、PH、溫度等環境因素的變化，都直接影響血清學反應的結果。
習慣上將經典的血清學反應分三種類別：凝集反應、沉澱反應和補體結合反應。
1、凝集反應
顆粒性抗原(細菌、紅細胞等)與相應抗體結合，在電解質參與下所形成的肉眼可見的凝集現象，稱為凝集反應(Agglutination reaction)。其中的抗原稱為凝集原，抗體稱為凝集素。在該反應中，因為單位體積抗體量大，做定量實驗時，應稀釋抗體。
1) 直接凝集反應
顆粒性抗原與相應抗體直接結合所出現的反應，稱為直接凝集反應(Direct agglution reaction)。
a.玻片凝集法。是一種常規的定性試驗方法。原理是用已知抗體來檢測未知抗原。常用於鑑定菌種、血型。如將含有痢疾桿菌抗體的血清與待檢菌液各一滴，在玻片上混勻，數分種後若出現肉眼可見的凝集塊，即陽性反應，證明該菌是痢疾桿菌。此法快速、簡便，但不能進行定量測定。
b.試管凝集法。是一種定量試驗方法。多用已知抗原來檢測血清中有無相應抗體及其含量。常用於協助診斷某些傳染病及進行流行病學調查。如肥達氏反應就是診斷傷寒、付傷寒的試管凝集試驗。因為要測定抗體的含量，故將待檢查的血清用等滲鹽水倍比稀釋成不同濃度，然後加入等量抗原，37℃或56℃，2~4小時觀察，血清最高稀釋度仍有明顯凝集現象的，為該抗血清的凝集效價。
2) 間接凝集反應
將可溶性抗原(抗體)先吸附在一種與免疫無關的，顆粒狀微球表面，然後與相應抗體(抗原)作用，在有電解質存在的條件下，即可發生凝集，稱為間接凝集反應(Indirect agglutination)。由於載體增大了可溶性抗原的反應面積。當載體上有少量抗原與抗體結合。就出現肉眼可見的反應，敏感性很高。
2、沉澱反應
可溶性抗原與相應抗體結合，在有適量電解質存在下，經過一定時間，形成肉眼可見的沉澱物，稱為沉澱反應(Precipitation)。反應中的抗原稱為沉澱原，抗體為沉澱素。由於在單位體積內抗原量大，為了不使抗原過剩，故應稀釋抗原，並以抗原的稀釋度作為沉澱反應的效價。
1) 環狀沉澱反應：是一種定性試驗方法，可用已知抗體檢測未知抗原。將已知抗體注入特製小試管中，然後沿管壁徐徐加入等量抗原，如抗原與抗體對應，則在兩液界面出現白色的沉澱圓環。
2) 絮狀沉澱反應：將已知抗原與抗體在試管(如凹玻片)內混勻，如抗原抗體對應，而又二者比例適當時，會出現肉眼可見的絮狀沉澱，此為陽性反應。
3) 瓊脂擴散試驗：利用可溶性抗原抗體在半固體瓊脂內擴散，若抗原抗體對應，且二者比例合適，在其擴散的某一部分就會出現白色的沉澱線。每對抗原抗體可形成一條沉澱線。有幾對抗原抗體，就可分別形成幾條沉澱線。瓊脂擴散可分為單向擴散和雙向擴散兩種類型。單向擴散是一種定量試驗。可用於免疫蛋白含量的測定。而雙向擴散多用於定性試驗。由於方法簡便易行，常用於測定分析和鑑定複雜的抗原成分。
3、補體結合反應
補體結合反應(Complement fixation reaction)是在補體參與下，以綿羊紅細胞和溶血素作為指示系統的抗原抗體反應。補體無特異性，能與任何一組抗原抗體複合物結合而引起反應。如果補體與綿羊紅細胞、溶血素的複合物結合，就會出現溶血現象，如果與細菌及相應抗體複合物結合，就會出現溶菌現象。因此，整個試驗需要有補體、待檢系統(已知抗體或抗原、未知抗原或抗體)及指示系統(綿羊細胞和溶血素)五種成份參加。其試驗原理是補體不單獨和抗原或抗體結合。如果出現溶菌，是補體與待檢系統結合的結果，說明抗原抗體是相對應的，如果出現溶血，說明抗原抗體不相對應。此反應操作複雜，敏感性高，特異性強，能測出少量抗原和抗體，所以應用範圍較廣。