這種方法適用於對不宜加熱的液體和溶液的滅菌。過濾除菌的成分可以采用無菌操作加入到其他已經加熱滅菌的成分中。過濾除菌還可用於過濾需要濾菌的空氣，例如發酵用的無菌空氣,盡管這種方法很難完全過濾空氣中的噬菌體。膜濾器在過濾除菌時使用最廣泛。
膜濾器通常是由高效的多孔醋酸纖維素膜組成，因其孔隙率不同有廣泛的用途。與深度的過濾器相比，膜濾器是將比一定孔徑大的粒子留在其表間，因為膜上最大的孔徑要
比最小的殘留粒子小。截留的粒子隻與膜孔徑的大小有關而不受靜電吸引或吸附作用的
影響，所以生產廠給定的濾膜孔徑是影響過濾的惟一因素。膜孔徑的大小可以在一定範
圍內有所變化，但生產廠必須提供準確的誤差範圍。例如，過濾細菌最常用的濾膜孔徑為〔0.22 ±0.02)μm，這種濾膜可以用在具有較高相對壓差的正壓濾菌器中，在短時間內完成過濾，而且不影響滅菌的效果。
盡管不同的濾膜生產廠家生產了各種不同級別的小孔濾膜，但對於細菌培養基等的
滅菌，所有過程的最後一步都應用孔徑為0.22μm的濾膜除菌。用於細菌計數分離以及真菌學樣品分析的0.45μm的濾膜不能夠滿足細菌學無菌的要求。
過濾可分為負壓過濾(如抽濾)和正壓過濾。在樣品的微生物分析中，經常會用到負
壓過濾法。但培養基、糖溶液、血清等的過濾除菌，最好采用正壓方式，主要有以下兩個原因：一是采用負壓濾菌需要一個帶側嘴的接收容器（如濾瓶），用以安裝吸管或者使用過濾附件。對於前者來說滅菌的液體要采用無菌操作再次轉移到最後的滅菌容器中，支路的濾器附件可使濾液直接濾入最後的滅菌荇器中，伹必須采取足夠的保護措施防止從真空裝盤倒吸的水、油和非無菌空氣，或由於容器密封不嚴造成的非無菌空氣的逬人。其中最後一點很難做到。采用負壓的第二個缺點朵最大絕對壓差是一個大氣壓(不可能達到)而采用正壓濾菌時，可使用更高的壓力，從而使過濾速度更快。
正壓濾菌的膜濾器裝置有著十分廣泛的用途。在許多細菌學和真菌學分析實驗室，
濾膜過濾被用於對碳水化合物溶液、乙醇溶液、酵母抽提液溶液和血清等溶液的滅菌，這些溶液需要量都較小，每批最多用100ml在小型微生物分析實驗室，一種最常用的過濾裝置是可以使用直徑為13mm、25mm、47ml三種型號濾菌膜的Swinnex過濾架（Milli-pore濾器公司生產）:這種支架能連接具有Luer氏注射器接頭的注射器。它能過濾1ml,10ml,100ml貴重的培養基添加液和稀有培養基而不造成任何浪費。它對生產線的培養基和空氣的過濾滅菌(如在發酵過程中過濾滅菌)也十分有效。
碳水化合物(多糖除外)溶液、乙醇、鹽溶液、維生素溶液和水在過濾前全部用有或沒有〔最好有〗一次性玻璃纖維的預過濾墊過濾。含蛋白的培養基和一些其他液體在采用玻璃纖維預過濾後再用雙層膜過濾十分容易，最後的過濾程度取決於預過濾的程度[如MilliporeDA的孔徑為(0.65±0.03)μm]。血清和原生質等液體可以采用逐步減小的濾膜孔徑進行過濾。例如先用玻璃纖維預過濾，然後再分別采用孔徑為12μm、0.65μm、0.45μm的濾膜過濾，最後使用孔徑為0.22μm的濾膜過濾。濾膜非常薄，所以可以將所需孔徑的濾膜同時放到濾膜架上。在兩張濾膜之間放人滌綸網，這樣可以提高流動速率。使用前，將濾膜和濾膜架一起在高壓鍋中滅菌。
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