微生物染色方法一般分為單染色法和復染色法兩種。前者用一種染料使微生物染色，但不能鑒別微生物。復染色法是用兩種或兩種以上染料，有協助鑒別微生物的作用。故亦稱鑒別染色法。常用的復染色法有革蘭氏染色法和抗酸性染色法，此外還有鑒別細胞各部分結構的（如芽胞、鞭毛、細胞核等）特殊染色法。食品微生物檢驗中常用的是單染色法和革蘭氏染色法。
１、單染色法
用一種染色劑對涂片進行染色，簡便易行，適于進行微生物的形態觀察。在一般情況下，細菌菌體多帶負電荷，易于和帶正電荷的堿性染料結合而被染色。因此，常用堿性染料進行單染色，如美蘭、孔雀綠、堿性復紅、結晶紫和中性紅等。若使用酸性染料，多用剛果紅、伊紅、藻紅和酸性品紅等。使用酸性染料時，必須降低染液的PH值，使其呈現強酸性（低于細菌菌體等電點），讓菌體帶正電荷，才易于被酸性染料染色。
單染色一般要經過涂片、固定、染色、水洗和干燥五個步驟。
染色結果依染料不同而不同：
石碳酸復紅染色液：著色快，時間短，菌體呈紅色。
美蘭染色液：著色慢，時間長，效果清晰，菌體呈蘭色。
草酸銨結晶染色液：染色迅速，著色深，菌體呈紫色。
２、革蘭氏染色法
革蘭氏染色法是細菌學中廣泛使用的一種鑒別染色法，1884年由丹麥醫師Gram創立。
細菌先經堿性染料結晶染色，而經碘液媒染后，用酒精脫色，在一定條件下有的細菌此色不被脫去，有的可被脫去，因此可把細菌分為兩大類，前者叫做革蘭氏陽性菌（G+），后者為革蘭氏陰性菌（G-）。為觀察方便，脫色后再用一種紅色染料如堿性蕃紅等進行復染。陽性菌仍帶紫色，陰性菌則被染上紅色。有芽胞的桿菌和絕大多數和球菌，以及所有的放線菌和真菌都呈革蘭氏正反應；弧菌，螺旋體和大多數致病性的無芽胞桿菌都呈現負反應。
革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌在化學組成和生理性質上有很多差別，染色反應不一樣。現在一般認為革蘭氏陽性菌體內含有特殊的核蛋白質鎂鹽與多糖的復合物，它與碘和結晶紫的復合物結合很牢，不易脫色，陰性菌復合物結合程度底，吸附染料差，易脫色，這是染色反應的主要依據。
另外，陽性菌菌體等電點較陰性菌為低，在相同PH條件下進行染色，陽性菌吸附堿性染料很多，因此不易脫去，陰性菌則相反。所以染色時的條件要嚴格控制。例如，在強堿的條件下進行染色，兩類菌吸附堿性染料都多，都可呈正反應；PH很低時，則可都呈負反應。此外，兩類菌的細胞壁等對結晶紫—碘復合物的通透性也不一致，陽性菌透性小，故不易被脫色，陰性菌透性大，易脫色。所以脫色時間，脫色方法也應嚴格控制。
革蘭氏染色法一般包括初染、媒染、脫色、復染等四個步驟，具體操作方法是：
１）涂片固定。
２）草酸銨結晶紫染1分鐘。
３）自來水沖洗。
４）加碘液覆蓋涂面染1分鐘。
５）水洗，用吸水紙吸去水分。
６）加95%酒精數滴，并輕輕搖動進行脫色，30秒后水洗，吸去水分。
７）蕃紅梁色液（稀）染10秒鐘后，自來水沖洗。干燥，鏡檢。
染色的結果，革蘭氏正反應菌體都呈紫色，負反應菌體都呈紅色。
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