人类为了维持生命和健康，保证正常的生存发育、生理活动和从事各种劳动，每日必须摄入一定数量的食物以取得能量和营养素。营养素包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质（无机盐和微量元素）、水和膳食纤维素。
第一节碳水化合物
碳水化合物又称糖类，是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物，其中氢和氧之比为2：1，与水分子的组成相同，故称之为碳水化合物。碳水化合物按其结构的不同，可分为单糖、双糖、寡糖和多糖四类。
一、碳水化合物的营养学意义
1．供能及储能碳水化合物的主要功能是提供能量，每克碳水化合物在体内可产生16.7kJ（4kca1）的能量。碳水化合物是三大功能营养素之一，但碳水化合物比脂肪和蛋白质易消化吸收，产热快，更经济。糖原是肌肉和肝脏中碳水化合物的储存形式，一旦机体需要，肝脏中的糖原分解为葡萄糖进入血液循环，提供机体尤其是红细胞、脑和神经组织对能量的需要。肌肉中的糖原只供自身能量的需要。
2．构成神经和细胞的主要成分所有神经组织和细胞核中都含有碳水化合物。如结缔组织中的黏蛋白、神经组织中的糖脂、细胞膜表面具有信息传递功能的糖蛋白。另外，DNA和RNA中也含有大量的核糖，在遗传中起着重要的作用。
3．保肝解毒肝脏储备有较丰富的糖原时，肝脏对某些毒素和化学毒物（如四氯化碳、乙醇、砷等）有较强的解毒能力。因此，保证身体碳水化合物的供给，保持肝脏中含有丰富的糖原，在一定程度上既可保护肝脏免受有害因素的损害，又能保持肝脏的正常解毒功能。
4．抗生酮作用脂肪在体内氧化需碳水化合物参与。当碳水化合物供给不足时，身体所需要的能量将大部分由脂肪供给，而脂肪氧化不全时，则产生大量酮体，酮体在体内积存过多，可引起酮血症（酸中毒）。
5．节约蛋白质作用膳食蛋白质摄入人体后分解为氨基酸，并在体内重新组合成机体需要的蛋白质以及进一步代谢成需要的能量，如人体对碳水化合物摄入不足，即有部分氨基酸分解用来供能，如果摄入蛋白质同时摄入糖类，就可以节省这一部分蛋白质的消耗，有利于氨基酸的活化和蛋白质的合成。
1．碳水化合物的参考摄入量碳水化合物的需要量主要决定于饮食习惯、生活水平和劳动强度等。碳水化合物的需要量与脂肪一样，以提供能量的百分比表示。中国营养学会建议，除了2岁以下的婴幼儿外，碳水化合物的适宜摄入量应占总能量的50%～65%。例如，供给能量12552kJ（3000kca1），其中糖类提供的能量应占6720～8159kJ（1606～1950kcal），即每日需要碳水化合物413～488g。
第二节蛋白质
蛋白质是生命的物质基础，约占人体体重的15%～18%，占人体干重的50%。体内的蛋白质虽然种类繁多，性质、功能各异，但均由碳、氢、氧、氮等元素组成，其中含氮量为16%。因含有氮元素，在适宜温度下细菌极易繁殖，所以，含有蛋白质的食品如果加工、储存不当，容易引起食物变质。
一、蛋白质的营养学意义
1．构成和修补组织人体的一切细胞组织都是由蛋白质组成的，组织的新陈代谢和损伤的修补，也必须依靠蛋白质，所以每人每日都必须摄入一定量的蛋白质作为构成和修补组织的“建筑”材料。
2．构成体内许多有重要生理作用的物质人体的新陈代谢是通过成千上万种化学反应来实现的，这些反应都需要酶的催化，而这些具有特异作用的酶本身就是蛋白质。另外，调节生理功能的一些激素，也是由蛋白质为主要原料构成的。
3．免疫系统重要的物质基础蛋白质是体内抗体以及白细胞的重要组成部分，并参与免疫系统和对一些有毒物质的解毒作用，使机体对外来微生物和其他有害因素具有一定的抵抗力。机体摄入蛋白质不足，会使白细胞和抗体的数量减少，降低机体的抵抗力。
4．维持体内的酸碱及体液平衡血红蛋白和血浆蛋白是血液中缓冲系统的重要组成部分，能够调节机体的酸碱平衡。正常人血浆和组织液之间的水不停地进行交换，能经常保持平衡，这是由于人体血浆中蛋白质的胶体渗透压在起作用。
5．供给能量虽然蛋白质在体内的主要功能并非供给能量，但蛋白质在分解代谢过程中可以释放能量，所以蛋白质也可以供给部分能量。
蛋白质还与遗传信息传递及许多重要物质的运输有关。
二、必需氨基酸
人体蛋白质是由20多种氨基酸组成的，其中有些氨基酸人体内不能合成或合成速度比较慢，不能满足机体的需要，必须由食物供给，这些氨基酸被称为必需氨基酸。
1．必需氨基酸种类成人体内必需氨基酸有8种：亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸。
2．氨基酸模式人体对必需氨基酸不仅有数量上的需要，而且还有比例上的要求。所以，为了保证人体合理营养的需要，一方面要充分满足人体对必需氨基酸所需要的数量，另一方面还必须注意各种氨基酸之间的比例。因为组成人体各种组织细胞蛋白质的必需氨基酸有一定比例，每日膳食中蛋白质所提供的各种必需氨基酸比例与此种比例越接近，在体内被利用的程度就越高。各种必需氨基酸之间的相互比例可以称为氨基酸模式。
如果一种必需氨基酸的数量不足，则其他氨基酸也不能被充分利用，蛋白质合成受限；相反，如果一种必需氨基酸过多，同样会影响氨基酸间的平衡。所以，当必需氨基酸供给不足或失衡时，蛋白质合成均受到影响，可出现蛋白质缺乏的症状。
自然界的食物种类甚多，蛋白质的营养价值有高有低。评价食物蛋白质的营养价值有多种方法，但总的来说，主要看蛋白质含量、消化率及必需氨基酸的组成等。食物蛋白质中所含必需氨基酸种类越多、含量越高，越接近人体所需的氨基酸模式，营养价值就越高。
1．蛋白质的参考摄入量中国营养学会2000年制定的中国居民膳食蛋白质推荐营养素摄入量：婴儿（1.5～3）g/（kgd），儿童（35～75）g/d，青少年（80～85）g/d，成年男性和女性按不同体力活动强度，分别为（75～90）g/d和（65～80）g/d，孕妇和乳母另加（5～20）g/d，老年期男女分别为75g/d和65g/d。
在摄入量得到满足的情况下，膳食蛋白质提供的能量应占总能量的10%～15%。为确保膳食蛋白质质量，一般要求动物性和大豆类蛋白质占膳食蛋白质总量的30%以上。
第三节脂类
脂类包括脂肪和类脂两大类。正常人体内脂类含量占体重的10%～20%。脂肪是由一个分子的甘油和三个分子的脂肪酸组成的化合物，又称三酰甘油或甘油三酯。脂肪的性质与组成它们的脂肪酸有很大关系。根据化学结构的不同，脂肪酸可分为饱和脂肪酸（不含双键）、单不饱和脂肪酸（含一个双键）和多不饱和脂肪酸（含一个以上双键）三种。富含饱和脂肪酸的脂肪在室温下呈固态，一般熔点较高，不易消化，多为动物性脂肪，通常称脂。富含单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的脂肪在室温下呈液态，其熔点低，易于消化吸收，多见于植物性脂肪，通常称油。类脂包括磷脂、糖脂和类固醇等。
一、脂类的营养学意义
脂类对人体来说是十分重要的，它以多种形式存在于人体的各种组织中，在维持细胞结构功能中起着重要作用，作为膳食中的脂肪也有其特殊的意义。
1．脂肪
（1）供给能量，储存能量：脂肪是产能最高的营养素，每克脂肪在体内氧化可产生能量37.7kJ（9kcal）。脂肪是储存能量的“燃料库”，人在饥饿时首先动用体脂来供能，避免体内蛋白质的消耗。
（2）促进脂溶性维生素的吸收：脂肪可以作为脂溶性维生素的溶剂，促进其吸收。
（3）维持体温，保护内脏：皮下脂肪是热的不良导体，可阻止人体表面的散热，有助于维持体温的恒定。人体的内脏也由脂肪衬垫起保护和支持作用。
（5）改善膳食感官性状：脂类能改善食品的感官特性，增加食物风味，促进食欲。
2．类脂是构成人体组织细胞和一些重要生理作用的物质。
（1）磷脂：磷脂几乎存在于所有生物膜中，是哺乳类动物细胞的必需组成成分；促进神经传导，提高大脑活力；促进脂肪代谢，防止脂肪肝的发生；降低血胆固醇，预防心脑血管疾病。
（2）固醇：①动物固醇：胆固醇就是最重要的动物固醇，是人体组织细胞的重要组成成分，是合成类固醇激素和胆汁酸的必需物质，对人体健康非常重要。但在人体血液中浓度太高，可能引起心脑血管疾病的发生；②植物固醇：可促进饱和脂肪酸和胆固醇代谢，具有降低血胆固醇的作用及预防心脑血管疾病的功能。
二、必需脂肪酸
必需脂肪酸是指不能被机体合成，但又是人体生命活动所必需，一定要由食物供给的多不饱和脂肪酸。过去认为亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸是必需脂肪酸，但近年发现亚麻酸和花生四烯酸在人体内可由亚油酸转变而成，故目前比较肯定的必需脂肪酸只有亚油酸。
1．构成线粒体和细胞膜的重要组成成分人体缺乏必需脂肪酸，会导致线粒体肿胀、细胞膜结构和功能改变、细胞对水的通透性增加、毛细血管的脆性和通透性增高等。
2．与脂质代谢有密切关系其中对胆固醇代谢尤为重要。胆固醇和必需脂肪酸结合后才能在体内运转，进行正常代谢。
3．合成前列腺素的前体前列腺素存在于许多器官中，有多种多样的生理功能，如使血管扩张和收缩、神经刺激的传导、作用于肾脏影响水的排泄等。
4．参与动物精子的形成膳食中如长期缺乏必需脂肪酸，精细胞的生成受干扰，动物可出现不孕症。
1．脂肪的参考摄入量随着生活水平的不断提高，居民膳食中的脂肪摄入量亦有所增加。由于脂肪摄入过多，易引起肥胖、高脂血症和冠心病等，甚至影响生命，因此脂肪摄入量也应受到限制。中国营养学会推荐我国居民膳食脂肪的适宜摄入量：婴儿脂肪提供的能量应占总能量的35%～50%，儿童和青少年为25%～30%，成年人和老年人为20%～30%，胆固醇的每日摄入量在300mg以下，饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸之比为1∶1∶1为宜。
第四节能量
能量是由碳水化合物、脂肪和蛋白质三大营养素产生的。一般情况下，健康人从食物中摄取的能量和消耗的能量应保持平衡，否则就会导致体重过轻或过重等不健康表现。
一、能量单位及能量系数
1．能量单位营养学上使用的能量单位，多年来一直用kca1（千卡），国际上通用的能量单位是J（焦），营养学上使用最多的是kJ（千焦）、MJ（兆焦）。其换算关系如下：
4.184kJ=1kcal1kJ=0.239kcal
4.184MJ=1000kcal1MJ=239kcal
2．能量系数每克碳水化合物、脂肪和蛋白质在体内氧化产生的能量值称为能量系数。这些营养素在体内的氧化过程与体外燃烧有类似之处，但由于其最终产物不同，释放的能量也不同。食物中的三大营养素每克在体外完全氧化的能量：碳水化合物17.15kJ（4.1kcal）、脂肪39.54kJ（9.45kcal）、蛋白质23.64kJ（5.65kcal）。
由于食物中的营养素在消化道内并非100%被吸收，一般混合膳食中碳水化合物吸收率为98%、脂肪为95%、蛋白质为92%。消化吸收后，在机体内也不一定完全被氧化分解产生能量，特别是蛋白质在体内不能完全氧化，其最终产物除二氧化碳和水外，还有尿素、肌酐及其他含氮有机物。每克蛋白质产生的这些含氮物质若完全氧化，还可产生5.44kJ（1.3kcal）能量。所以在营养学上，食物中产能营养素的实际能量系数为：
1g碳水化合物：17.15kJ×98%=16.81kJ（4.0kcal）
1g脂肪：39.54kJ×95%=37.56kJ（9.0kcal）
1g蛋白质：（23.64kJ-5.44kJ）×92%=16.74kJ（4.0kcal）
二、人体的能量消耗
人体能量消耗包括基础代谢、食物特殊动力作用、体力活动和生长发育四个方面。
1．基础代谢是对维持生命最基本活动所必需能量的需求。基础代谢受许多因素的影响，其中主要是年龄、性别、体重和环境。一般来说，基础代谢男性比女性高，儿童和青少年比成人高，寒冷气候下比温热气候下高。
2．食物特殊动力作用（食物的热效应）是指人体在摄取食物的过程中引起的额外能量消耗，也就是机体在消化、转运、代谢及储存所摄入食物过程中消耗的能量。各种食物的特殊动力作用不同，其中蛋白质的特殊动力作用最大，相当于本身产生能量的30%，脂肪为4%～5%，碳水化合物为5%～6%。一般情况下，摄入混合膳食时，食物特殊动力作用消耗的能量约为基础代谢的10%。
4．生长发育生长发育期的儿童及青少年每增加1g新组织约需20kJ（4.78kcal）能量。孕妇的子宫、乳房、胎儿的生长发育及体脂储备均需能量。
1．能量的参考摄入量不同人群和不同体力活动能量消耗量也不同。中国营养学会建议将成人活动分为三级，并提出相应的中国居民膳食能量推荐营养素摄入量：轻体力活动：男性10.03MJ（2400kcal），女性8.80MJ（2100kcal）；中体力活动：男性11.29MJ（2700kcal），女性9.62MJ（2300kcal）；重体力活动：男性13.38MJ（3200kcal），女性11.30MJ（2700kcal）。