綜述
為了維持生命與健康，除了陽光與空氣外，必須攝取食物。食物的成分主要有糖類、油脂、蛋白質、維生素、無機鹽和水六大類，通常被稱為營養素。它們和通過呼吸進入人體的氧氣一起，經過新陳代謝過程，轉化為構成人體的物質和維持生命活動的能量。所以，它們是維持人體的物質組成和生理機能不可缺少的要素，也是生命活動的物質基礎。
糖類、油脂和蛋白質都是天然的有機化合物，在自然界分布很廣。它們除了供人類食用外，還可以作為工業原料，用來製造紡織品、日用品、藥物和某些化工產品等。下面就來學習有關它們的知識。
糖類
光合作用是世界上涉及物質數量最多的化學反應，據估計，每年由光合作用合成的糖類（主要是澱粉和纖維素）約為二十五億噸。
首先強調一點，這裡提到的糖類決不僅僅局限於日常以為的蔗糖，而是範圍很廣的一個群體。
糖是一種碳水化合物，它們的化學式大多是(CH2O)n。其中C就是碳，H2O是水的化學式，這也是他們被稱為碳水化合物的原因所在。糖可以分為四大類：單糖（葡萄糖等），寡糖（蔗糖、乳糖、麥芽糖等等），多糖（澱粉、纖維素等）以及糖化合物（糖蛋白等等）。
可以看到，糖類物質包括的不只有蔗糖，作為主食之一的澱粉（麵粉，米飯的主要營養成分）也屬於糖類。
許多人對糖類的營養存在誤解，如多吃糖會得糖尿病等等。無可否認，糖尿病患者因為體內代謝系統無法正常進行糖代謝，故此不宜吃高糖食品。但是糖尿病的病因卻並非真的來自於糖類，更多的還是因為遺傳或者其他因素導致人體代謝系統的缺陷才導致無法正常代謝從而造成高血糖。
相反的，對於正常人來說，糖類是一種不可缺少的營養物質。肌肉組織的營養來源主要是糖類而不是脂肪物質。而且單糖對於體弱的病患者來說則是最主要最快捷的營養來源，這正是醫院裡為無法進食的病人輸葡萄糖的原因。糖類食物可提高人體的血糖水平，並向肌肉供能。多糖食物能夠向脈搏率達到每分鐘120～150次的中等運動程度的運動員提供直接的能量。糖類還可使身體更有效地利用蛋白質，並有助於保持體內適宜的酸鹼平衡。
脂類
脂肪是人體的重要組成部分，又是含熱量最高的營養物質，脂肪是由碳、氫、氧元素所組成的一種很重要的化合物。有的脂肪中還含有磷和氮元素，是機體細胞生成、轉化和生長必不可少的物質。我國成年男子體內平均脂肪含量約為13.3%，女性稍高。人體脂肪含量因營養和活動量而變動很大，飢餓時由於能量消耗可使體內脂肪減少。
脂肪是貯備人體能量的形式，脂類更多的營養價值在於它是機體代謝所需能量儲存運輸的主要方式，與糖類所提供營養的區別主要體現在被利用的快慢上。顯而易見的，沒有人身上會有許多糖類物質作為能量儲存，反而如果血糖濃度過高還是一種病態——糖尿病，而幾乎所有人都會有多餘的脂肪組織，在需要的時候，這些脂肪可以被利用來“燃燒”產生人體所需能量。
但是過多食用高脂肪食品，往往會引起各種疾病，如脂肪肝、肥胖症等等。西方人的飲食結構比較單一，多是高脂肪的食品（烤肉、漢堡、牛奶等等），所以相對肥胖的人要比中國多得多，從而各種所謂“富貴病”的發病率也往往高於中國。
一般來說，多食用植物油（如花生油）比多食用動物油對人體更有好處。
蛋白質
蛋白質是一種對健康至關重要的營養物質，是生命的物質基礎，我們的皮膚、肌肉、內臟、毛髮、韌帶、血液等都是以蛋白質為主要成分的形式存在的。食物中蛋白質的功用主要有兩個方面：一是維持人體組織的生長、更新和修復，以實現其各種生理功能；二是供給能量。
蛋白質由胺基酸組成，是另一種重要的供能物質，每克蛋白質提供4卡路里的熱量。但蛋白質的更主要的作用是生長發育和新陳代謝。過量的攝入蛋白質會增加腎臟的負擔。因此蛋白質的攝入要根據營養狀況、生長發育要求達到供求平衡。通常攝入的蛋白質所產生的熱量約占總熱量的20%左右為宜。
動物蛋白
是蛋白質的主要來源，如肉類及禽蛋類等，這些食物在提供蛋白質的同時也會使我們食入飽和脂肪和膽固醇等對身體不利的成分。因此選用瘦肉、魚、去皮雞肉和蛋清最佳，它們被稱為“優質蛋白”。
植物蛋白
植物蛋白是蛋白質的另一來源，主要存在於豆類食物中，植物蛋白含飽和脂肪
及膽固醇都很低，同時含有大量膳食纖維，而且物美價廉，適合糖尿病
病友食用。
血紅蛋白
血紅蛋白又稱血色素，是紅細胞的主要成分。
主要作用：血紅蛋白的主要生理功能是在體內輸送氧氣，能把氧輸送到體內各組織，組織在利用氧來氧化糖、脂肪等能源物質，釋放能量供運動需要。氧運輸多，運動時供氧就多，所以血紅蛋白的數量和運動能力相關。
血紅蛋白（Hb）是人和其他脊椎動物紅細胞的成分，主要功能是運輸O2和CO2。Hb能與氧迅速結合成氧合血紅蛋白（HbO2），也能迅速分離。其結合與分離取決於血液中氧分壓的高低，當血液流經肺部時，氧分壓增高，使得大部分Hb與O2結合成HbO2，血液顏色鮮紅，為動脈血；血液流經組織時，氧分壓下降，一部分HbO2解離，釋放出O2，供組織利用，血液變為顏色暗紅的靜脈血。此外Hb也能與CO結合，其與CO的親合力比與O2的親合力高約200倍，所以空氣中只要有少許CO存在，即可有大量一氧化碳血紅蛋白（HbCO為鮮紅色）生成，而且結合後不易分離，這樣Hb就失去與O2結合的機會，造成組織缺氧，即CO中毒。
隨著食品科學的發展，人類對酶的認識逐漸深入。酶是由生物的活細胞產生的具有催化作用的特殊蛋白質，是極為重要的活性物質。存在於人、動植物及微生物體內的細胞和組織中，各種食品都有酶。酶是控制並能加速食品中物質代謝反應，而本身並不發生變化。如對酶不加控制，則在周圍環境適宜的條件下，將使物質分解代謝食品，營養質量和感官質量將急劇下降。將食品進行低溫冷凍貯藏，其中一個重要的原理，即是抑制食品酶的活性，控制生物體內的化學變化，從而能在一定時期內保持食品的新鮮度和質量。
人們消化吸收食物就是靠酶的催化作用完成的。
維生素
維生素（Vitamin），也叫做維他命，是另一種重要的營養物質。與糖類和脂類不同的是它不是直接供應能量的營養物質，與蛋白質不同的是它不是生命的基本單位，而且最關鍵的一點在於它無法通過人體自身合成。
化學角度看維生素是一種有機化合物，在天然的食物中含量很少，但這些極微小的量對人體來說卻是必須的。當人體缺乏維生素時，會出現各種維生素缺乏症。比如壞血病、腳氣病（不是俗稱的真菌感染所引起的“腳氣”）等等。說明這些有機化合物在生命活動中有著重要的作用。
維生素對於生命的重要作用主要是參與體內的各種代謝過程和生化反應途徑，參與和促進蛋白質、脂肪、糖的合成利用。許多維生素還是多種酶的輔酶重要成分，所謂的維生素缺乏症就是因為維生素缺乏時，酶的合成就會受阻，使人體的代謝過程發生紊亂，從而引起的身體疾病。輕者症狀不明顯，但會降低身體的抵抗力和工作效率，重者會表現出血、腳氣、夜盲等各種典型症狀，甚至導致死亡。維生素對人類生命的重要性是不容置疑的。
維生素A：防止夜盲症和視力減退，有助於對多種眼疾的治療（維生素A可促進眼內感光色素的形成）；有抗呼吸系統感染作用；有助於免疫系統功能正常；促進發育，強壯骨骼，維護皮膚、頭髮、牙齒、牙床的健康；有助於對肺氣腫、甲狀腺機能亢進症的治療。
維生素B1：促進成長；幫助消化。
維生素B2：促進發育和細胞的再生；增進視力。
維生素B5：有助於傷口痊癒；可製造抗體抵抗傳染病。
維生素B6：能適當的消化、吸收蛋白質和脂肪。
維生素C：治療受傷、灼傷、牙齦出血；具有抗癌作用；可治療普通的感冒；預防壞血病。
維生素D：提高肌體對鈣、磷的吸收；促進生長和骨骼鈣化。
維生素E：有效地阻止食物和消化道內脂肪酸的酸敗，是極好的自由基清除劑，有效的抗衰老營養素；提高肌體免疫力；預防心血管病。
膳食纖維
膳食纖維是第七類營養素。膳食纖維一詞在1970年以前的營養學中尚不曾出現，是一般不易被消化的食物營養素，主要來自於植物的細胞壁，包含纖維素、半纖維素、樹脂、果膠及木質素等。纖維可減緩消化速度和最快速排泄膽固醇，所以可讓血液中的血糖和膽固醇控制在最理想的水平。 膳食纖維是一種不能被人體消化的碳水化合物，以溶解於水中可分為兩個基本類型：水溶性纖維與非水溶性纖維。纖維素、半纖維素和木質素是3種常見的非水溶性纖維，存在於植物細胞壁中；而果膠和樹膠等屬於水溶性纖維，則存在於自然界的非纖維性物質中。常見的食物中的大麥、豆類、胡蘿蔔、柑橘、亞麻、燕麥和燕麥糠等食物都含有豐富的水溶性纖維，水溶性纖維可減緩消化速度和最快速排泄膽固醇，
有助於調節免疫系統功能，促進體內有毒重金屬的排出。所以可讓血液中的血糖和膽固醇控制在最理想的水準之上，還可以幫助糖尿病患者改善胰島素水平和三酸甘油脂。
非水溶性纖維包括纖維素、木質素和一些半纖維以及來自食物中的小麥糠、玉米糠、芹菜、果皮和根莖蔬菜。非水溶性纖維可降低罹患腸癌的風險，同時可經由吸收食物中有毒物質預防便秘和憩室炎，並且減低消化道中細菌排出的毒素。大多數植物都含有水溶性與非水溶性纖維，所以飲食均衡攝取水溶性與非水溶性纖維才能獲得不同的益處。
什麼原因使它成了第七類營養素呢？吃糠咽菜，粗茶淡飯，是不會缺乏膳食纖維的。隨著生活水平的提高，有些人又不注意合理營養、偏愛高蛋白、高脂肪的飲食，攝入膳食纖維過少，才出現了健康問題。纖維素等膳食纖維能夠促進胃腸的蠕動和排空。所以，多吃一些富含膳食纖維的食物，還有利於降低人體內過高的血脂和血糖等，從而有利於維護心腦血管的健康，有利於預防糖尿病，有利於維持正常的體重。由於膳食纖維具有如此重要的保健作用，因此，一些科學家把它說成是人體的“第七類營養素”。
無機鹽
元素
人體內的元素除碳、氫、氧、氮以有機形式存在外，其餘的統稱為無機鹽。無機鹽分為常量元素和微量元素，共有20多種，其中體內含有量較多（>0.01%體重）。每日膳食需要量都在100mg以上者，稱為常量元素，有鈣、鎂、鉀、鈉、磷、氯共六種。
生理功能
無機鹽的生理功能主要是：構成機體組織的重要組分，如骨骼、牙齒中的鈣、磷、鎂，蛋白質中的硫、磷等；細胞內外液的成分，如鉀、鈉、氯與蛋白質一起，維持細胞內外液適宜滲透壓，使組織能瀦留一定量的水分；維持體內酸鹼平衡，如鉀、鈉、氯離子和蛋白的緩衝作用；參與構成功能性物質，如血紅蛋白中的鐵甲狀腺素中的碘，超氧化物酶中的鋅，谷胱甘肽中過氧化物酶中的硒等；維持神經和肌肉的正常和興奮性及細胞的通透性。
相互轉化
三大營養物質轉化圖示三大營養物質，及糖類、脂質、蛋白質在一定條件下可以相互轉化。糖類（特指血糖）經過基
團轉化可以轉化為胺基酸經合成轉化為蛋白質，同時血糖還可以轉化為脂質。脂質通過分解作用再經一系列的轉化可以形成糖類。蛋白質經分解形成胺基酸，在經過脫氨基作用脫去氨基在經過轉化可形成糖類和脂質。總結起來，糖類與脂質、糖類與蛋白質可以相互轉化，但脂質與蛋白質只能單向轉化，只由蛋白質轉化為脂質。
人和動物體內三大營養物質的代謝
1、食物的消化：一般都是結構複雜、不溶於水的大分子有機物，經過消化，變成為結構簡單、溶於水的小分子有機物。
2、營養物質的吸收：是指包括水分、無機鹽等在內的各種營養物質通過消化道的上皮細胞進入血液和淋巴的過程。
3、血糖：血液中的葡萄糖。
4、氨基轉換作用：胺基酸的氨基轉給其他化合物(如：丙酮酸)，形成的新的胺基酸(是非必需胺基酸)。
5、脫氨基作用：胺基酸通過脫氨基作用被分解成為含氮部分(即氨基)和不含氮部分：氨基可以轉變成為尿素而排出體外;不含氮部分可以氧化分解成為二氧化碳和水，也可以合成為糖類、脂肪。
6、非必需胺基酸：在人和動物體內能夠合成的胺基酸。
7、必需胺基酸：不能在人和動物體內能夠合成的胺基酸，通過食物獲得的胺基酸。它們是甲硫氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等8種。
8、糖尿病：當血糖含量高於160mg/dL會得糖尿病，胰島素分泌不足造成的疾病由於糖的利用發生障礙，病人消瘦、虛弱無力，有多尿、多飲、多食的“三多一少”(體重減輕)症狀。
9、低血糖病：長期飢餓血糖含量降低到50～80mg/dL，會出現頭昏、心慌、出冷汗、面色蒼白、四肢無力等低血糖早期症狀，喝一杯濃糖水;低於45mg/dL時出現驚厥、昏迷等晚期症狀，因為腦組織供能不足必須靜脈輸入葡萄糖溶液。
相關知識1、糖類、脂類和蛋白質之間是可以轉化的，並且是有條件的、互相制約著的。三類營養物質之間相互轉化的程度不完全相同，一是轉化的數量不同，如糖類可大量轉化成脂肪，而脂肪卻不能大量轉化成糖類;二是轉化的成分是有限制的，如糖類不能轉化成必需胺基酸;脂類不能轉變為胺基酸。
2、正常人血糖含量一般維持在80-100mg/dL範圍內;血糖含量高於160mg/dL，就會產生糖尿;血糖降低(50-60mg/dL)，出現低血糖症狀，低於45mg/dL，出現低血糖晚期症狀;多食少動使攝入的物質(如糖類)過多會導致肥胖。
3、消化：澱粉經消化後分解成葡萄糖，脂肪消化成甘油和脂肪酸，蛋白質在消化道內被分解成胺基酸。
4、吸收及運輸：葡萄糖被小腸上皮細胞吸收(主動運輸)，經血液循環運輸到全身各處。以甘油和脂肪酸和形式被吸收，大部分再度合成為脂肪，隨血液循環運輸到全身各組織器官中。以胺基酸的形式吸收，隨血液循環運輸到全身各處。
5、糖類沒有N元素要轉變成胺基酸，進而形成蛋白質，必須獲得N元素，就可以通過氨基轉換作用形成。蛋白質要轉化成糖類、脂類就要去掉N元素，通過脫氨基作用。
6、唾液含唾液澱粉酶消化澱粉;胃液含胃蛋白酶消化蛋白質;胰液含胰澱粉酶、胰麥芽糖酶、胰脂肪酶、胃蛋白酶(消化澱粉、麥芽糖、脂肪、蛋白質);腸液含腸澱粉酶、腸麥芽糖、腸脂肪酶(消化澱粉、麥芽糖、脂肪、蛋白質)。
7、胃吸收：少量水和無機鹽;大腸吸收：少量水和無機鹽和部分維生素;小腸吸收：以上所有加上葡萄糖、胺基酸、脂肪酸、甘油;胃和大腸都能吸收的是：水和無機鹽;小腸上皮細胞突起形成小腸絨毛，小腸絨毛朝向腸腔一側的細胞膜有許多小突起稱微絨毛微絨毛擴大了吸收面積，有利於營養物質的吸收。
