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蔬菜含有多种化学成分。
蔬菜中含量最多的是水，大多数的蔬菜含有65％～96％的水分。因此，正常的含水量是鲜菜的主要质量特征。蔬菜越是鲜嫩多汁，其质量越高。
蔬菜中含有钙、磷、铁、钾、钠、镁等多种矿物质，其中以钾的含量最多，钙、磷、铁的含量也很丰富。叶菜类为0.4％～2.3％，根菜类为0.6％～1.5％，葱、蒜等为0.3％～1.3％，瓜类为0.2％～0.7％，茄果类为0.4％～0.5％，鲜豆类为0.6％～1.7％。蔬菜中的矿物质除具有调节人体生理机能的功用外，还是组成人体各种组织的重要成分。钙、铁、钾在人体生理上是碱性物质，可以中和体内的酸性物质，以维持体内酸、碱平衡。
蔬菜中含有少量的B族维生素，如维生素B 1 （硫胺素）、B 2 （核黄素）、B 5 （尼克酸）等。维生素C的含量特别丰富，是人体所需维生素C的主要来源。大多数叶菜类，如番茄和辣椒含有较多的维生素C。维生素C的性质极不稳定，易被氧化，易被高温所破坏。呈绿、黄、橙等色泽的蔬菜富含胡萝卜素，胡萝卜素在体内可转化为维生素A，故又称为维生素A原体。
蔬菜中的糖类，可分为带甜味的糖、不带甜味的淀粉和纤维素。蔬菜的含糖量并不高，其中以胡萝卜、南瓜、甜瓜、洋葱等含糖较多；其他如青菜、黄瓜、黄豆、白菜、萝卜仅含微量的糖。淀粉在土豆、芋头、山药、茨菇和豆类蔬菜中含量较多，其他蔬菜中含量较少。纤维素是构成蔬菜细胞壁的主要成分，它们在蔬菜中普遍存在，含量约为0.2％～2.8％，在蔬菜帮中含量更多。纤维素含量多少，是表明蔬菜质量好坏的标志之一。纤维素含量少的蔬菜脆嫩多汁，品质好；含量多的则肉粗，皮厚多筋，食用价值低。
蔬菜中除番茄含有机酸较多外，其他只含有少量的有机酸。在菠菜、茭白、竹笋中含有较多的草酸，能影响人体对钙的吸收。在烹调前应进行焯水处理，以除去过多的草酸。
许多蔬菜有一股特殊香气，这是因为它们含有挥发油的缘故。挥发油在蔬菜中的含量不多，如大蒜中仅含有0.005％～0.009％，洋葱中含有0.037％～0.055％。挥发油是形成蔬菜特殊滋味的物质，能刺激食欲，帮助消化。葱、姜的挥发油且有杀菌、解腥的作用，是良好的调味品。
蔬菜的各种颜色是由色素构成的。1叶绿素是形成绿色的色素，它是阳光照射下产生的。菠菜、油菜等含叶绿素较多。叶绿素是不稳定的物质，不溶于水而溶于酒精。叶绿素很容易被酸破坏，变成暗绿色或黄绿色。2胡萝卜、番茄、红辣椒等蔬菜中，具有黄、红、橙等色素。其他绿色的蔬菜里，也含有黄、红、橙等颜色的原因是这些蔬菜中富含胡萝卜素、番茄素和叶黄素。