有些细菌即使用生化反应变难区别，但其细菌抗原成份（包括菌体抗原、鞭毛抗原）却不同。利用已知的特异抗体测定有无相应的细菌抗原可以确定菌种或菌型。
常用的方法为玻片凝集反应，用已知的特异免疫血清与待鉴定的细菌在玻片上做凝集反应，如出现凝集菌团则为阳性，说明该菌有相应的特异抗原。近年采用了各种检测抗原的敏感方法，如对流免疫电泳、放射免疫、酶免疫、气相色谱等方法，试图直接从患者标本中检测细菌抗原作快速诊断。
如果在细菌性脑膜炎中，利用对流免疫电泳在脑脊液中可分别检测肺炎球菌、脑膜炎球菌及流感杆菌，特异性高，敏感性亦高。气相色谱方法系列利用细菌代谢产生的挥发性短链有机酸，进行气相色谱分析可鉴别细菌，这在厌氧菌中应用很广。
检测抗原的另一优点为在应用了抗生素治疗后，细菌生长被抑制，利用培养方法不能检出的细菌，因尚有抗原存在，在短期内仍可被检出，从而有助于明确病因。个别情况下还可利用噬菌体对细菌抗原型别分析，用于流行病学追踪调查。
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