新的微生物菌種需要從自然生態環境中混雜的微生物群中挑選出來，因此必須要有快速而準確的新種分離和篩選方法。分離微生物新種的具體過程大體可分為采樣、增殖、純化和性能測定等步驟。
1、采樣
根據篩選的目的、微生物分布情況、菌種的主要特征及其生態關係等因素，確定具體的時間、環境和目標物進行采樣。
土壤是微生物的大本營，菜園和耕作層土壤是有機質較多的土層，常以細菌和放線菌為主；果園樹根土層中，酵母菌含量較高；動植物殘體及黴腐土層中，分布著較多的黴菌。此外，豆科植物根係土中，往往存在根瘤菌；河流湖泊的淤泥中能分離到產甲烷菌；油田和煉油廠周圍土層中常見分解石油的微生物等。季節、表麵的植被、溫濕、通風情況、養分、水分、酸堿度和光照等都會影響土壤中的微生物分布，故在采土樣時應予以重視。采土樣地點選好後，用小鏟子去除表土，取離地麵5~15cm處的土樣幾克，盛於預先滅菌的牛皮紙袋中紮緊，並標明時間、地點和環境等情況，以備查考。
各種水體也是工業微生物菌種的重要來源，許多具有光合作用能力的微生物及兼性或專性厭氧微生物都能從各種水體中篩選得到。
2、增殖
一般采用增殖培養（又稱富集培養）的方法，以投其所好和取其所抗的原則在培養基中添加特殊的養分或抗菌物質，使所需菌種的數量相對增加。其實質是使天然樣品中的劣勢菌轉變為人工環境中的優勢菌，便於將它們從樣品中分離。
3、純化
增殖培養得到的微生物培養物仍是一個各類微生物的混合體。為了獲得某一特定的微生物菌種，必須進行微生物的純化即純培養。
常用的菌種純化方法很多，大體可分為兩個層次，一個層次較粗放，一般隻能達到“菌落純”的水平，從“種”的水平來說是純的，其方法有劃線分離法，塗布分離法和稀釋分離法。
① 劃線分離法，簡便而快速，即用接種針挑取微生物樣品在固體培養基表麵劃線，適當條件下培養後，獲得單菌落。
② 塗布分離法，與劃線法類似，用塗布棒蘸取培養液，或先將少量培養液滴在固體培養基表麵，再用塗布棒在固體培養基表麵均勻塗布。
③ 稀釋分離法所獲得的單菌落更加分散均勻，獲得純種的概率較大。該法是將降至60℃左右的固體培養基與少量培養液(事先在培養液中加入無菌的玻璃珠攪拌打散細胞團，再經過濾處理，效果更佳。混勻後，再澆注成平板以獲取單菌落。
另一層次是較為精細的單細胞或單孢子分離法，它可達到細胞純即“菌株純”的水平。這種方法的具體操作的方法很多，最簡便的方法是利用培養皿或凹玻片等分離小室進行細胞分離。也可以利用複雜的顯微操作裝置進行單細胞挑取。如果遇到不長孢子的絲狀菌，則可用無菌小刀切取菌落邊緣稀疏的菌絲尖端進行分離移植，也可用無菌毛細管插入菌絲尖端，以獲取單細胞。在具體的工作中，具體方法，應視微生物的實際情況和實驗條件而定。
為了提高分離篩選工作的效率，除增殖培養時，應控製增殖條件外，在純種分離時，也應控製適宜的培養條件，並選用特異的檢出方法和篩選方案。
4、性能鑒定
菌種性能測定包括菌株的毒性試驗和生產性能測定。若毒性大而且無法排除者應予以淘汰。盡管在菌種純化中能獲得大量的目標菌株，它們都具備一些共性，但隻有經過進一步生產性能測定，才能確定哪些菌株更符合生產要求。
直接從自然界分離得到的菌株為野生型菌株。事實上，從自然界直接獲得的野生型菌種往往低產甚至不產所需的產物，隻有經過進一步的人工改造才能真正用於工業發酵生產。所以，我們常將這些自然界中直接獲得的新菌株稱為進一步育種工作的原始菌株或出發菌株
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