細胞核酸DNA和RNA是唯一一類可以攜帶信息的大分子。由于所有的細胞都含有這種分子，可以利用它作為檢測的標靶。標靶通常是一個特異性核酸序列，它可通過以補體核酸分子作為探針來檢出。與免疫學方法相似，探針也需要加附適當的標記，如放射性同位素、酶或發光的標識物。Fitts等人在食品沙門氏菌檢測中引入了第一代DNA—RNA雜交技術，此法應用的探針含有用放射性同位素標記的傷寒沙門氏菌DNA片段，其敏感性高，經大約48h的增菌步驟后，檢測極限可達108個細菌/ml，但由于要使用放射性同位素，只能在專門的實驗室應用，此方法的優點都被抵消了。為此，以核酸雜交為基礎的第二代技術—比色計已發展起來。這種方法依賴于沙門氏菌核糖體RNA(rRNA)—核糖體發育過程中儲存的核酸成分的檢測。核糖體是細胞蛋白質合成器的一部分，每個細菌細胞中存在5000～20000個復制體，而相比之下染色體DNA復制體僅2～10個。這種天然富含rRNA標靶序列的情況使得用無輻射計檢測成為可能，同時又保持了與放射性同位素方法相當或更高的敏感性。其另一優點是由于rRNA為單鏈（而DNA為雙鏈），雜交前無需經過變性步驟。要得到陽性結果，此法需要105個靶細胞/ml，因此對沙門氏菌檢測來說，需要進行預增菌和選擇性增菌，總共約50h。rRNA探針法比沙門氏菌ELISA法（酶聯免疫檢測法）更耗時，但二者成本相近。食品細菌檢測法的最新進展是在化學擴增體系方面的發展，即聚合酶鏈反應(PCR)，用該體系可對制備好的樣品進行細菌DNA擴增，以便更易于用諸如凝膠電泳法或比色型ELISA法檢測。用于檢測沙門氏菌和其它以食物為載體的病原的PCR方法業已建立，其中一些方法顯示了極好的敏感性。但該法較難自動化，且必需經選擇性增菌以稀釋可能干擾檢測反應的某些成分。一個完整的以PCR為基礎的方法，需要2天才能完成，很大程度上抵銷了其高敏感性的優點，但這種方法對那些含沙門氏菌較少或沙門氏菌“致傷”嚴重難以復蘇而仍保有沙門氏菌rRNA的樣品尤其有效。