人類為了維持正常的生理功能並滿足各項體力活動和生長發育的需要，必須每日從食物中攝取各種營養素和能量。人體需要的營養素種類繁多，可概括為六大類：蛋白質、脂類、碳水化合物、礦物質、維生素和水。蛋白質、脂類、碳水化合物在體內經過氧化分解釋放能量，滿足機體能量的需要，所以又稱三大產能營養素。
（一）蛋白質的生理功能及分類
蛋白質是生命的物質基礎。人體內的蛋白質始終處於不斷分解和合成的動態平衡之中，從而達到組織蛋白更新和修復。
1.人體組織、器官的主要構成成分 人體的一切組織和器官都含有蛋白質。在細胞中，除水分外，蛋白質約佔細胞內物質的80%。
2.調節生理功能 蛋白質是體內許多重要生理活性物質的基本成分，如作為酶或激素參與機體的代謝或整體功能活動的調節；作為載體（血紅蛋白、脂蛋白等）參與體內物質的運輸；作為抗體或細胞因子參與免疫的調節；白蛋白參與調節體液滲透壓、維持酸鹼平衡的作用等。
3.供給能量 蛋白質在體內分解為胺基酸後，經脫氨基作用生成的中間物質，可以直接或間接進入三羧酸循環，進行氧化分解並釋放能量，是人體能量的來源之一。
胺基酸是組成蛋白質的基本單位。構成人體和食物蛋白質的胺基酸有20餘種，其中大部分胺基酸可以在體內合成，但有9種胺基酸人體不能合成或合成的速度不能滿足機體的需要，必須由膳食供給，這9種胺基酸被稱為必需胺基酸。食物中蛋白質根據必需胺基酸的組成分為三類：完全蛋白質：含必需胺基酸種類齊全，不僅可以維持人體健康還可以促進兒童生長發育；半完全蛋白質：食物蛋白質雖然種類齊全，但與人體蛋白質胺基酸模式差異較大，其中一種或幾種必需胺基酸含量相對較低，導致其他的必需胺基酸在體內不能充分利用。這類蛋白質可以維持生命，但不能促進兒童生長發育；不完全蛋白質：所含必需胺基酸種類不齊全，既不能維持生命，又不能促進生長發育。
（二）蛋白質的消化、吸收和代謝
1.蛋白質的消化、吸收 膳食中的蛋白質消化從胃開始，胃酸先使蛋白質變性，破壞其空間結構，同時胃酸激活胃蛋白酶分解蛋白質。但是蛋白質的主要消化吸收場所在小腸。由胰腺分泌的胰蛋白酶和糜蛋白酶使蛋白質在小腸中被分解為胺基酸和部分的二肽及三肽，再被小腸黏膜細胞吸收。
2.蛋白質的代謝 吸收的胺基酸先儲存於人體的各個組織、器官和體液中，這些游離胺基酸統稱為胺基酸池。進入細胞的胺基酸主要被用來重新合成人體蛋白質，以達到機體蛋白質的不斷更新和修復。未經利用的胺基酸則經代謝轉變為尿素、氨、尿酸和肌酐等。
3.氮平衡 蛋白質是人體氮的唯一來源，大多數蛋白質的含氮量比較接近，平均為16%，因此每克氮相當於6.25（100÷16）克蛋白質。營養學上將攝入的蛋白質的量和排出蛋白質的量之間的關係稱為氮平衡。機體在不同的生理、病理狀態下可以出現以下三種不同的氮平衡。
（1）零氮平衡：攝入氮和排出氮相等。健康成人應維持零氮平衡並富裕5%。
（2）正氮平衡：攝入氮多於排出氮。兒童處於生長發育期、婦女懷孕、疾病恢復，以及運動、勞動等增加肌肉時，應保證適當的正氮平衡，滿足人體對蛋白質的需求。
（3）負氮平衡：攝入少於排出氮。人在飢餓、應激、疾病及老年時，一般處於負氮平衡。
（三）脂類的分類及功能
脂類包括中性脂肪和類脂。中性脂肪即甘油三酯，類脂主要包括磷脂和膽固醇。
1.甘油三酯 由一分子甘油和三分子的脂肪酸構成，約佔體內總脂肪的95%左右，具有以下重要的生理功能：
（1）貯存和提供能量：脂肪是食物中產能最高的營養素。體內氧化1g脂肪可產生能量約9kcal。體內脂肪細胞貯存和供能有兩個特別：一試脂肪細胞可以不斷地貯存脂肪，目前還未發現其上限；二是脂肪不能給腦、神經細胞及血細胞提供能量，人在飢餓時，必須消耗肌肉組織中的蛋白質和糖原來滿足機體的能量需要。
（2）維持正常體溫：脂肪不易傳熱，故皮下脂肪可起到隔熱保溫的作用。
（3）保護作用：脂肪組織在體內起著支持、襯墊、潤滑和緩衝的作用，可以保護臟器、組織和關節等免受損害。
（4）幫助機體更有效地利用糖類和節約蛋白質：脂肪在體內代謝的產物可促進糖類代謝，使其更有效地釋放能量。充足的脂肪還可以保護體內蛋白質及食物蛋白質不被用作能源，使其發揮其他重要的生理功能。
（5）人體重要的組成部分：脂肪酸是細胞正常結構和功能必不可少的物質。
（6）提供脂溶性維生素並促進其吸收。
（7）改善食物的感官性狀，促進食慾，增加飽腹感。
（8）是必需脂肪酸的重要來源。
2.磷脂 主要形式有卵磷脂、甘油磷脂、神經鞘磷脂。磷脂對脂肪的吸收、轉運和儲存起到了主要作用。磷脂缺乏會造成細胞膜結構損傷，出現毛細血管脆性增加和通透性增加，產生皮疹等。磷脂具有乳化特性，可防止膽固醇於血管內沉積、降低血液黏度、促進血液循環。
3.固醇類 膽固醇是細胞膜的重要成分，也是人體內許多重要活性物質的合成材料，如膽汁、性激素、腎上腺素等，還可以轉變成維生素D。
（四）脂類的消化吸收
口腔中唾液腺分泌的脂肪酶可以水解部分食物脂肪，但這種消化能力很弱。胃液中缺乏脂肪酶，故脂肪不能在胃內消化。人體內脂肪的主要消化場所是小腸上段。食糜進入小腸後，膽囊中的膽汁可將其乳化，有利於胰腺和小腸分泌的脂肪酶與脂肪充分接觸，並將甘油三酯水解成游離脂肪酸和甘油單酯。脂類消化產物主要在十二指腸下段及空腸上段吸收。磷脂的消化吸收與甘油三酯相似，膽固醇則可直接被吸收。