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碳水化合物（carbohydrate）亦称糖类，是由碳、氢、氧3种元素组成的一类化合物。碳水化合物用通式为C n （H 2 O） m 。但糖不一定都符合通式C n （H 2 O） m ，如鼠李糖（C 6 H 12 O 5 ）和脱氧核糖（C 5 H 10 O 4 ）；而符合C n （H 2 O） m 通式的并一定是糖，如甲酸（CH 2 O）、乙酸（C 2 H 4 O 2 ）和乳酸（C 3 H 6 O 3 ）。碳水化合物是生命细胞结构的主要成分及主要供能物质，并参与细胞的组成和多种活动。此外，其还有维持脑细胞的正常功能、节约蛋白质、抗生酮、解毒和增强肠道功能的作用。
营养学将碳水化合物分为单糖、寡糖、多糖和复合糖。单糖是不能被水解成更小分子的糖类，包括葡萄糖、果糖和半乳糖。单糖根据碳原子数目不同分为三碳糖（丙糖）、四碳糖（丁糖）、五碳糖（戊糖）、六碳糖（己糖）等；寡糖由2～20个单糖分子聚合而成，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等；多糖由大于20个单糖聚合而成，多糖又分为均多糖和杂多糖，均多糖水解时只产生1种单糖或单糖衍生物（如淀粉、纤维素、糖原等），杂多糖水解时产生多种单糖和/或单糖衍生物（如果胶物质）；复合糖是糖类与蛋白质、脂质等形成的共价结合物，包括糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖（表2-1）。
表2-1 碳水化合物的分类
碳水化合物摄入量一般认为以占总热能供量的55%～65%较为合理。每克糖在体内通过生物氧化所供给的能量为16.7kJ（4kcal）。
蛋白质（protein）是一切生命物质的基础，占人体重量的16%～20%，除含有碳、氢、氧、氮元素外，还含有磷、硫、铁、锌、铜等。其中，氮的含量在各种蛋白质中相对恒定，约占16%，即1g氮相当于6.25g蛋白质。蛋白质由许多氨基酸（amino acid）通过肽键组成，氨基酸是蛋白质水解后的结构单位，其共同特征是具有一个碳原子同时连接一个显酸性的羧基（—COOH）和一个显碱性的氨基（—NH 2 ），分子中的其余部分随氨基酸的不同而不同。两性的氨基酸分子具有一定的缓冲作用，在TNA中对脂肪乳有一定的保护作用，但由于不同厂家不同制剂的氨基酸种类与含量不尽相同，其缓冲能力不能一概而论。
蛋白质的生理功能包括构成人体组织成分和多种重要物质。构成人体蛋白质的氨基酸有20种（不包括胱氨酸），蛋白质分解的次级结构称为肽，含10个以上氨基酸的肽称为多肽（polypeptide），含4～6个氨基酸的肽称为寡肽，含2或3个氨基酸的肽称为二肽和三肽。它的生理功能还包括供给能量。一般来讲，蛋白质摄入量应占总热能供量的10%～14%。每克蛋白质在体内通过生物氧化所供给的能量为16.7kJ（4kcal）。
按照是否能体内合成，氨基酸可分为必需氨基酸和非必需氨基酸。对成人来讲，必需氨基酸共有8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。组氨酸是婴儿所必需的，因此婴儿的必需氨基酸有9种。非必需氨基酸并非不重要，只是人体内可以合成或从其他氨基酸转变而来。
营养学上常根据蛋白质所含的氨基酸种类是否齐全及比例是否合理，将蛋白质分为完全蛋白质和不完全蛋白质。完全蛋白质是指那些含有的必需氨基酸种类齐全、相互比例适当、能够维持生命和促进生长发育的一类蛋白质。不完全蛋白质是指组成蛋白质的氨基酸在种类和数量方面与人体需要不太一致、营养价值较低的蛋白质。
脂质（lipid）又称脂类，是脂肪与类脂的总称。在化学组成上同碳水化合物一样，也是由碳、氢、氧3种元素构成的，少数脂类中还含有氮、硫、磷等元素。我国成年人摄入的脂肪能量以占总热能供量的20%～30%为宜。每克脂肪在体内通过生物氧化所供给的能量为37.7kJ（9kcal）。
脂肪是由1分子甘油和3分子脂肪酸组成的甘油三酯。构成脂肪的脂肪酸种类很多，有不同的分类方式，包括：①根据其分子结构中碳链的长度分为长链脂肪酸（LCFA，＞10个碳原子）、中链脂肪酸（MCFA，8～10个碳原子）和短链脂肪酸（SCFA，＜8个碳原子）；②根据饱和程度可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸；③根据碳链上不饱和碳碳双键的有无和数量，又分为饱和脂肪酸（SFA，无双键）、单不饱和脂肪酸（MUFA，只有1个双键）和多不饱和脂肪酸（PUFA，至少有2个双键）；④根据第一个不饱和双键的位置，又分为ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸和ω-9脂肪酸；⑤根据能够满足机体需要的程度分为必需脂肪酸（essential fatty acid，EFA）和非必需脂肪酸（non-essential fatty acid，NEFA）。类脂包括磷脂（phospholipid）、糖脂（glycolipid）、类固醇（steroid）和脂蛋白（lipoprotein）等。
脂质的生理功能包括储存和提供能量、构成机体组织、供给必需脂肪酸、维持体温、保护脏器、促进脂溶性维生素吸收等。
水是人体的重要组成部分，人体的总含水量可因年龄、体质而有明显的个体差异。正常成年人的总含水量约占体重的60%；新生儿的含水量较成人为高，约占体重的80%。人体各种组织的含水量各有不同，肌肉的含水量多达70%～80%，而脂肪组织的含水量则仅为10%～30%。极度肥胖的人的全身含水量可在体重的40%以下。
水的摄入量和排出量必须维持相对的动态平衡，否则会产生水肿和脱水。
一般工作量的成人的需水量为30～40ml/（kg·d）；按比例儿童的需水量要大得多，为50～90ml/（kg·d）。如果按能量消耗来计算，在一般的能量消耗和外环境下，成人每消耗1kcal（4.184kJ）能量，推荐需水量为1ml，由于发生水中毒的风险极小，因此需水量常可增至1.5ml/kcal。水的摄入主要来源是饮水（1 000～1 500ml/d）和食物中含水（约700ml/d），另外食物氧化可获得约300ml水。
水的排出途径主要有以下4种：①肾脏——每日1 000～2 000ml尿，最少为500ml尿，否则会影响代谢废物的清除，不能维持细胞外液成分的稳定性；②肠道——粪中的水分为50～200ml/d；③皮肤分泌——在气温较低时每日有350～700ml未被察觉的汗液分泌，在高温下汗液的排出量可高达每日数千毫升；④肺脏——正常人每日呼出250～350ml水分。
水的生理功能包括参与新陈代谢、润滑、运输体内物质、调节体温、防止细胞脱水和参与消化等。
人体所需的矿物质分为常量元素（如钠、钾、钙、镁、磷、氯、硫）和微量元素（铁、锌、碘、硒、铜、钼、铬、钴）等。电解质是带有电荷的矿物质，指在水溶液或者熔融状态能够电离出自由移动的离子的化合物。电解质与某些微量元素是人体的重要组成成分，有的维持体内体液平衡，保持渗透压；有的参与神经兴奋传导；有的是某些酶的活性成分；有的是体内重要物质合成的原料或组织的重要成分。虽然有的电解质和微量元素含量很少，但其作用十分重要，是人体维持生理活性不可缺少的部分。
钙是人体含量最多的无机元素，人体钙缺乏会出现佝偻病、骨质疏松症等病症。
磷是体内极为重要的元素，是所有细胞中核酸的必要构成成分。缺磷的患者表现出全身虚弱、丧失食欲、肌肉萎缩、骨痛等。过量的磷酸盐可引起低钙血症，从而导致神经兴奋性提高、惊厥等症状。
钠是人体重要的无机元素之一，钠摄入不足可出现食欲缺乏、恶心、呕吐、倦怠、头痛、眩晕、心率加快等症状，长期摄入过多易导致高血压。
钾为细胞内液的主要阳离子。体内钾过多，血钾浓度高于5.5mmol/L时可出现毒性反应，称为高钾血症。
镁缺乏可出现继发性电解质改变，临床上不能解释的低钾与低钙血症很可能与镁缺乏有关。
微量元素虽然在人体内的含量不多，但与人的生存和健康息息相关，对人的生命起至关重要的作用。微量元素摄入过量、不足或不平衡都会不同程度地引起人体生理功能的异常或发生疾病，约30%的疾病直接是由微量元素不足或不平衡所致的。机体内的含铁、锌、铜总量减少可减弱免疫力，降低抗病能力，增加感染风险。
体内的铁可分为功能性铁和储存铁。功能性铁存在于血红蛋白、肌红蛋白及含铁酶中。储存铁以铁蛋白和含铁血黄素的形式存在于肝、单核吞噬细胞和骨髓中。铁缺乏对人体的主要影响为贫血。
成人体内的含锌总量为1.5～2.5g，主要存在于肌肉、骨骼和皮肤中。锌缺乏表现为生长迟缓、认知行为改变。
铜缺乏可发生不同程度的贫血；铜过量可发生急性中毒反应，严重者可致昏迷。
机体缺碘所导致的系列障碍统称为碘缺乏病，成人可引起甲状腺肿，胎儿和新生儿可引起呆小病。较长时间的高碘摄入可导致高碘甲状腺肿。
硒在人体内的总量为14～20mg。有硒缺乏引起克山病和大骨节病的报道。硒摄入过多可致中毒，严重可致死亡。
维生素是维持机体正常生理功能及细胞内特异性代谢反应所必需的一类微量低分子有机物，在人体生长、代谢、发育过程中发挥重要作用。维生素既不参与构成人体细胞，也不为人体提供能量。
目前所知的维生素就有几十种，依据其溶解性可分为脂溶性维生素及水溶性维生素两大类。脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K。水溶性维生素主要包括维生素C和B族维生素。
维生素A缺乏的最早症状是暗适应能力下降，严重者可致夜盲症。维生素A缺乏除引起眼部症状外，还会引起机体组织上皮干燥、增生及角化，以致出现各种症状。摄入大剂量维生素A可引起急、慢性毒性和致畸毒性。
维生素D具有显著的调节钙、磷代谢的活性。维生素D缺乏影响骨钙化，婴儿缺乏维生素D会得佝偻病，成人则会发生骨软化和骨质疏松症。
维生素E又名生育酚，其具有抗氧化作用。已有研究表明低维生素E（及其他抗氧化剂）营养状态可能增加动脉粥样硬化、癌症、白内障及其他老年退行性病变的患病风险。
维生素K具有促进凝血的功能，故又称凝血维生素。维生素K缺乏可引起凝血功能异常和出血性疾病。临床上维生素K缺乏常见于胆道梗阻、脂肪痢、长期服用广谱抗生素以及新生儿中，使用维生素K可予纠正。
维生素C能够治疗维生素C缺乏症（坏血病）并且具有酸性，所以也称为抗坏血酸。维生素C严重摄入不足可导致维生素C缺乏症。中国营养学会建议维生素C的最高摄入量为1 000mg/d。
维生素B 1 又称硫胺素，是人类最早发现的维生素之一。维生素B 1 缺乏会导致维生素B 1 缺乏症、神经性皮炎等。
维生素B 2 又称核黄素。人体缺少维生素B 2 时的临床表现为咽痛、咽部黏膜充血、黏膜水肿、唇炎、口炎、舌炎、正细胞正色素性贫血及脂溢性皮炎。某些药物如治疗精神疾病的氯丙嗪、丙米嗪，抗肿瘤药多柔比星，抗疟药阿的平等可抑制维生素B 2 转化为辅酶形式，长期服用也会造成维生素B 2 缺乏症。
烟酸又称为维生素B 3 、维生素PP，是B族维生素中人体需要量最多者。烟酸缺乏会引起糙皮病（烟酸缺乏症）。过量摄入的副作用有皮肤发红、眼部感觉异常、高尿酸血症，偶见高血糖。
维生素B 6 缺乏常可见口炎、口唇干裂、舌炎、易激惹、抑郁及性格的改变，以及体液及细胞介导的免疫功能受损、迟发型过敏反应减弱。某些药物如异烟肼、环丝氨酸和青霉胺等容易诱发维生素B 6 缺乏症。长期大量摄入（500mg/d）时可见神经毒性和光敏感性反应。
叶酸因存在于所有绿叶菜中而得名。人体缺乏叶酸易发生巨幼细胞贫血。叶酸缺乏的母亲所生的子女神经管畸形的发生率明显较高。
维生素B 12 即抗恶性贫血维生素，又称钴胺素。维生素B 12 缺乏会引起巨幼细胞贫血，还易出现神经系统症状。
因为在食物中广泛存在，所以称为泛酸。泛酸缺乏的症状主要包括过敏、烦躁不安、足底灼痛、肌肉活动失常、对胰岛素过敏等。