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各种营养素在人体内既相互配合，相互为用，又相互制约，相互颉颃，共同维持人体的正常生理活动。因此，寻求各种营养素的适量配合，使各营养素之间的关系协调平衡，是营养的一项重要课题。
营养素相互作用的方式主要有以下几种：
① 各种营养素之间的直接作用，如钙、镁、锌、铜、钾、钠等离子之间相互配合颉颃。
②某些营养素是另一些营养素的前提，如色氨酸可以转变为尼克酸。
③一些营养素参与或影响另一些营养素代谢的酶系统，如硫酸素、核黄素、尼克酸对生热营养素和能量代谢的影响，维生素和无机盐都常作酶的辅酶或辅因子影响其他营养素的代谢，无机离子还可激活或抑制某些酶类。
④相互对吸收和排泄的影响，例如：脂肪可促进脂溶性维生素的吸收，维生素C促进铁的吸收，维生素D促进钙、磷的吸收和调节钙、磷代谢，蛋白质缺乏可增加核黄素的排泄。
⑤通过激素的影响而间接影响其他营养素的代谢，如碘通过甲状腺素而影响物质代谢。
蛋白、脂肪、碳水化合物三者都可以产生热能，但如前所述，各自对供能所起的作用不同。
碳水化合物和脂肪能提供足够的热能，则可以减少用于供能所消耗的蛋白质，有利于维持体内氮平衡和增加体内氮的储留。若热能供给不足，供给足量的蛋白质也不能有效地维持氮平衡，因为用于供给热量所消耗的蛋白质增加，会造成蛋白质的浪费。但是，仅有足量的热能，而蛋白质的供给不足，也不可能改善体内氮平衡。因此，只有在蛋白质满足生理需要的条件下，碳水化合物和脂肪才对蛋白质有节约作用。如果仅强调某一种营养素的作用，势必会造成片面的观点。
碳水化合物和脂肪在体内代谢中，有着密切的关系，在一定条件下二者可以相互转化。糖供给不足时，脂肪可代替碳水化合物供给能量维持血糖恒定；在碳水化合物供给充裕时，它可转变为脂肪在体内贮存，糖和脂肪的最终氧化供能大多数都要经过三羧酸循环。
维生素B 1 在体内以辅羧酶的形式参与糖代谢过程中a-酮酸的氧化脱羧反应；核黄素作为黄素酶的辅基在体内生物氧化过程中，发挥递氢的作用；尼克酸以辅酶I和辅酶Ⅱ的形式参与生物氧化的递氢作用。这三者都与能量代谢密切相关，它们的需要量随热能需要量的变化而变化。高脂膳食对核黄素的需要量增加，高蛋白膳食则有利于核黄素的利用。泛酸构成辅酶A也与生热营养素的代谢密切相关。
维生素B 6 与氨基酸的转氨基和脱羧基作用有关，而维生素B 12 和叶酸与蛋白质的合成或代谢有关，维生素C也与体内芳香族氨基酸的代谢有关。维生素主要是作为某些重要酶类的辅酶作用于生热营养素的代谢。而脂肪则可以促进脂溶性维生素的吸收。
碘通过甲状腺素、锌通过胰岛素而间接作用于生热营养素，铬对胰岛素的功能也有影响。钠、钾则对氨基酸和葡萄糖的吸收起作用。铁参与生物氧化过程，磷参与体内的磷酸化，对生物氧化过程有十分重要的意义，镁也与氧化磷酸化有关。
无机盐和维生素相互作用的关系表现得十分突出，钴与维生素B 12 的不可分割的联系便是无机盐和维生素相互作用的一种表现。
硒通过谷胱甘肽过氧化物酶与维生素E有着相似的功能，即清除体内的过氧化物，保护细胞膜不受过氧化物损害。维生素C促进铁的吸收，维生素D对于钙、磷吸收和排泄的影响，也说明了维生素和无机盐是互相配合的。
维生素和无机离子还对某些酶的活性同时起作用，它们作为酶的辅酶或辅基影响酶的活性，如核黄素和二价铁离子都是琥珀酸脱氢酶的辅因子，再如二价锰离子和尼克酸都是异柠檬酸脱氢酶的辅因子。
蛋白质质量的高低主要取决于其氨基酸的种类和构成比例，尤其必需氨基酸的种类、数量和相互比例，是决定蛋白质质量的关键。强调蛋白质中必需氨基酸的重要，并不意味着非必需氨基酸不重要，因为还有数量的影响。膳食中的总氮量要能满足机体的最低生理需要，这不能单纯由必需氨基酸供给，还必须有非必需氨基酸供给一定的氮量。非必需氨基酸的酪氨酸和胱氨酸可由必需氨基酸苯丙氨酸和蛋氨酸转变而成，膳食中酪氨酸和胱氨酸的含量丰富时，可节约苯丙氨酸和蛋氨酸。
维生素E可保护维生素A不被氧化破坏；硫氨素缺乏，可影响核黄素的利用；而硫氨素和核黄素又会影响维生素C。核黄素的缺乏常伴有尼克酸的缺乏；维生素C有利于叶酸的利用；而维生素C与维生素B 12 在一起时，二者都不稳定。