1. 上游：工业微生物菌种的筛选和遗传改造

用分子生物学方法建立一整套目的基因高效表达系统，对重要工业微生物菌种进行基因重组和表达，研究适宜外源基因操作的载体系统和适宜外源基因活性表达的宿主系统，获得高产目的基因工程重组微生物菌种。

2. 中游：发酵过程工程

针对微生物发酵生产过程的特性和特殊要求，对发酵过程进行集成研究和整体优化，根据发酵过程的优化和放大需要，从生物反应器水平、细胞水平和分子水平三个层次研究发酵过程的特征和本质，揭示发酵过程对生物反应器系统设计、操作和放大的要求并实施验证，解决发酵过程从建立到优化放大中各个环节的工艺和工程问题，使产品能在生物反应器中实现高效生产。

3. 下游：发酵产品分离纯化

从微生物发酵液中将产品分离、提取并精制，以及与此相关的新理论、新技术、新型分离材料和新工艺的研究；同时利用发酵过程和分离过程耦合的原理，开展单元操作的集成和优化、过程耦合和强化的研究，发展产物分离与生物反应相耦合的过程工程研究，促进发酵产业的升级。