（一)益生菌选育技术
益生菌分布广泛，主要是动物肠道正常生理性菌和非肠道菌，研究其微生物群落及动态变化并对其中的核心微生物进行分析、揭示微生物的生理特性等就需用到微生物群落分析，微生物群落分析对于功能菌种的开发具有重要意义。目前，针对微生物群落的研究方法正在从最初的传统分离培养逐渐向工作效率显著提升的高通量测序转变。传统的培养法仅培养出约10%的肠道菌群，鉴定微生物非常有限，已不适用。随着研究技术的进步，分子生物学、16SrRNA高通量测序、宏基因组测序以及多组学结合的方法极大地促进了对肠道微生物的研究。传统的菌种筛选是从形态特征、生理生化反应、血清学反应等角度出发，方法原理都是基于微生物表面受体的特异性。伴随着生物技术的进一步发展，有越来越多的生物分析手段和菌种筛选方法得以发展，并应用到了益生菌筛选中。
1.传统培养方法
传统培养的方法一般是利用多种培养基对微生物进行分离纯化，然后根据其生长特性、生理生化特征对分离菌株进行初步种属鉴定。此方法分离出的微生物种类一般低于整个体系的10%，对于非培养的微生物无法进行分析，不能完整地反映菌群结构和丰度，且工作量较大，样本不具备时间和空间的代表性。
2.生物化学方法
生物化学方法包括磷脂脂肪酸（PLFA）分析和biolog技术，多用于土壤微生物群落分析，也应用于植物根际、空气、白酒窖泥和大曲等微生物群落研究。
磷脂脂肪酸是细胞膜的重要组成部分，与细胞的生物量呈正比，以此为生物标记，根据其种类、结构的差异以及含量就可以对物种和丰度进行分析，主要针对真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。该方法对实验要求低，成本也较低，但脂肪酸和微生物之间的对应关系还未完全确定并且细胞死亡后磷脂脂肪酸会快速降解，影响结果的准确性。
biolog分析是基于微生物利用不同形式的碳源进行生长代谢，选择不同的微平板（MT，GP，GN，ECO，FF等），根据颜色反应即可分析微生物群落的多样性。此方法自动化程度高、简单迅速，但仅能检测到生长迅速的微生物，且微平板的选择和培养方式会影响结果的准确性。
4.分子生物学方法
与传统培养方法相比，分子生物学方法能够对可培养和不可培养的微生物进行研究，主要包括聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）、末端限制性片段长度多态性技术（T-RFLP）、克隆文库、核酸杂交、实时定量PCR（RT-PCR）、高通量测序等技术。聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳通过提取样本的总基因组，利用聚合酶链式反应（PCR）扩增目的基因，凭借聚丙烯酰胺凝胶中不同浓度梯度的变性剂，分离大小相同、碱基序列不同的扩增产物片段得到指纹图谱，对条带进行测序、比对和物种鉴定。此方法的应用范围较广泛，包括食品、口腔、肠道、土壤、活性污泥、生物膜等，可以迅速对多个样本同时分析，稳定性高、重复性强。但无法检测个碱基对以上的DNA片段，且图谱条带数量有限，只能显示出样本中占优势的微生物，很难检测到其中的低丰度菌种。
核酸杂交主要根据碱基互补配对原则，以特异性标记（放射性元素、荧光）的DNA片段作为探针，与样品中的DNA或RNA进行杂交形成杂合分子，经仪器检测定量。其中，荧光原位杂交（FISH）应用较多，通过荧光显微镜或流式细胞仪可以直接对物种丰度进行检测。此方法检测迅速，特异性强，但自动化程度较低，探针的设计要求较高，主要应用于食品、白酒窖泥等的样本检测。RT-PCR则是根据荧光染料或荧光标记检测聚合酶链式反应产物的荧光信号并进行定量分析的方法。此方法方便快捷、特异性强，能同时分析多个样本，但由于检测体系较小，DNA质量和聚合酶链式反应的反应条件等均会造成测定误差，目前主要应用于水体、土壤、肠道等的样本检测。
高通量测序技术主要包括焦磷酸测序和宏基因组测序，能够读取数百万个DNA片段且同时分析多个样本。宏基因组测序是直接提取样本中可培养和不可培养的微生物的总基因组构建文库后，进行鸟枪法测序，除了可以对微生物种类和丰度进行分析以外，还包含了基因功能分析，是目前使用最广泛的测序技术，可进行食品、口腔、肠道、皮肤、土壤、海洋、沉积物等众多样本的检测。
（二)益生菌菌株筛选
益生菌的筛选通常是根据菌株的生长特性、生理生化特性、代谢特性及对不同人群营养与临床病理的影响分析等设计合适的筛子，将目标菌株从样本中筛选出来，并加以验证、评价和安全性分析等。微生物菌株的高通量筛选（HTS）是一种自动化，大规模筛选目标菌株、细胞、药物等的技术，被广泛运用于菌株选育，因其筛选样本的多样性，可应用至益生菌不同种属和菌株的筛选。高通量筛选过程中的分析检测主要包括菌体生长情况及其代谢特性，如营养缺陷型、耐受性、水解圈、显色圈、抑菌圈，以及目标对象的荧光性或显色性等。上述方法中的显色原理可进一步结合益生菌菌株细胞的生理特性进行高通量筛选方法的设计与优化。
（三)益生菌功能强化
在现代工业中，生物发酵具有转化效率高、生产安全性高、原材料来源广泛等诸多优点，益生菌作为优良的微生物细胞工厂被广泛应用于相关产品的生产。由于益生菌在发酵生产过程中面临着来自外界环境的多种胁迫，如生产加工过程中的酸胁迫和氧胁迫、运输储存过程中的温度和水活度胁迫，以及在人体胃肠道中经历的胃酸和胆盐胁迫等，严重影响益生菌的生长、生理功能以及代谢活性，进而影响了其益生功能的发挥。如何提高益生菌对环境胁迫的耐受性，强化益生菌功能，成为目前亟待解决的问题。目前的研究策略主要分为两大类，分别为传统进化工程策略，以及基于系统生物学和反向代谢工程的功能强化策略。
（四）进化工程强化策略
进化工程策略是一种生物学研究中较为常用的改善生物特性的方法，主要包括诱变技术、适应性进化和基因组改组等。随着全基因组测序的快速发展，适应性进化策略与基因表达和代谢通量分析的结合使以遗传为基础的改良表型鉴定和这种表型在菌株之间的传递成为可能。目前，对具有特定性质的微生物细胞进行快速、高效、大规模的筛选是现在益生菌强化过程中的关键技术。
1.物理和化学诱变诱变
技术主要分为化学诱变和物理诱变。大多数化学诱变剂都是碱基类似物、碱基修饰物和移码诱变剂。物理诱变法主要利用紫外线、α射线、β射线和γ射线等。常规的诱变方法在一定程度上易于操作并可提高抗性突变率。如以干酪乳杆菌LC2W为出发菌株，进行亚硝基胍、紫外诱变，筛选得到的诱变菌株LC2W-NTG-12和LC2W-UV-11表现出高产酸及耐酸性能。常压室温等离子体诱变（ARTP）是近年来新型的物理诱变方法，具有更高的突变率并可能导致多种复杂类型的DNA损伤和突变。由于通过单一诱变方法难以筛选获得高突变率的有益菌株，实际应用中往往采用结合不同致突变方法的复合诱变进一步提高突变效率。
2.适应性进化
适应性进化是利用环境压力，对微生物进行逐步驯化和筛选，最终获得抗性显著增强的菌株的过程，具有较强的进化目的。适应性进化与传统的诱变技术相比需要较长的时间来积累连续突变，突变的方向和性质可以通过适应性进化方法来控制。通过适应性进化获得的菌株性能优良且稳定，因此该技术广泛应用于耐受性益生菌的筛选。
（五）基因组改组
近年来基因组水平进化的研究备受