（1）食品理化加工过程中营养保持与安全控制机理
系统研究食品加工过程中不同加工技术和物理、化学（包括酶催化）等不同处理方式对食品中碳水化合物、蛋白质和脂肪等营养成分结构与品质、功能特性的影响及调控机制。通过现代的纳米到微米级的结构表征手段（例如HPAEC-PAD、SAXS、XRD、NMR、CD、FTIR以及Raman等），重点研究不同的加工工艺（蒸煮、焙烤、油炸等）和加工处理方式（化学、酶解、机械、高温、机械－高温、高压、高压－高温以及复合处理等）对不同食品来源中碳水化合物、蛋白质和脂质等营养成分多尺度结构变化的影响机制，建立微观结构－功能性质－产品品质的相关性模型；研究不同食品加工过程中淀粉、非淀粉多糖与其他成分（蛋白质、脂质、小分子成分等）的相互作用规律，并通过先进的分离技术、结构表征方法以及功能评价手段等揭示相互作用的分子机制；研究不同热加工过程中（油炸、焙烤和蒸煮等）主要的营养成分变化诱导潜在危害物形成机制及危害物快速识别和检测方法；从分子水平研究不同危害物的形成机制，并研究其有效的控制方法和技术手段。通过研究，明确加工过程中多种成分的结构变化及交互作用对食品品质调控的规律和内在机制，为更好地优化食品加工工艺进而调控食品的品质提供重要理论依据。
        （2）食品生物制造过程营养与安全调控机理
针对氨基酸、有机酸、酵母等食品配料发酵生产过程各环节可能带来食品安全问题的潜在风险，以系统生物学、合成生物学、代谢工程等方法，研究杂菌、杂质的污染及对目标产物的代谢干预机理，开发更多高质量食品配料，并系统建立带有安全预警机制的全新发酵过程控制技术，探明食品加工过程中生物催化机理，为食品及食品配料的绿色、安全、高效生物制造提供理论支撑。
此外，以酒、酱油、食醋等传统发酵食品为研究对象，综合微生物组学、营养组学、系统生物学等技术，解析传统发酵食品酿造过程关键微生物功能及其互生互作机理，构建重要营养与风味物质代谢网络与调控机制，完善传统发酵食品危害成分溯源技术，阐明发酵食品酿造机理，提高传统发酵食品营养品质，保障产品质量安全性。
        （3）食品物流营养与安全变化机理
以食品物流保鲜过程褐变、失味、腐烂、营养流失、质构劣变、毒素形成等为研究对象，综合代谢组、微生物宏基因组、蛋白质组、转录组等分析技术，研究温度、湿度、气体和防腐四大保鲜调控因子对食品化学组成关键成份、色值与质构呈现关键因子、呈味因子、腐败微生物、毒素的影响及其互作，系统分析保鲜过程色、香、味、质构、营养因子调控关键代谢通路及调控靶点，探明食品品质与营养保持的作用机制，为食品保鲜过程“质”与“量”有效控制技术开发奠定基石。