营养素

营养素是生物体用来生存、生长和繁殖的物质。膳食营养摄入要求适用于动物、植物、真菌和原生生物。营养物质可以被纳入细胞中用于代谢目的，也可以被细胞排泄出来，以产生非细胞结构，如毛发、鳞片、羽毛或外骨骼。一些营养素在释放能量的过程中可以代谢转化为较小的分子，例如碳水化合物、脂质、蛋白质和发酵产品（乙醇或醋），导致水和二氧化碳的最终产品。所有生物都需要水。动物的基本营养物质是能量来源，一些氨基酸组合成蛋白质、脂肪酸、维生素和某些矿物质的子集。植物需要通过根吸收的更多种类的矿物质，以及通过叶子吸收的二氧化碳和氧气。真菌以死有机物或活有机物为生，并满足宿主的营养需求。

不同类型的生物具有不同的基本营养物质。抗坏血酸（维生素C）对人类和其他一些动物物种来说至关重要，这意味着它必须足够多地消耗，但一些动物和植物能够合成它。营养物质可以是有机的或无机的：有机化合物包括大多数含有碳的化合物，而所有其他化学物质都是无机的。无机营养素包括铁、硒和锌等营养素，而有机营养素包括提供能量的化合物和维生素等。

主要用于描述动物营养需求的分类将营养分为大营养素和微量营养素。消耗量相对较多（克或盎司）的大营养素（碳水化合物、脂肪、蛋白质、水）主要用于产生能量或融入组织中以生长和修复。微量营养素需要量较小（毫克或微克）；它们在细胞过程中具有微妙的生化和生理作用，如血管功能或神经传导。基本营养素不足，或干扰吸收的疾病，导致缺乏状态，损害生长、生存和生殖。消费者对膳食营养摄入量的建议，如美国膳食参考摄入量，基于缺乏结果，并为摄入的下限和上限提供宏观营养素和微量营养素指南。在许多国家，法规要求在食品标签上显示重要内容的宏观营养素和微量营养素。数量超过身体需求的营养物质可能会产生有害影响。食用植物还含有数千种通常称为植物化学物质的化合物，这些化合物对疾病或健康有未知的影响，包括一种被称为多酚的非营养状态的多样化类别，截至2017年，这些化合物仍然鲜为人知。

宏观营养素有几种定义。

• 人类消耗最多的化学元素是碳、氢、氮、氧、磷和硫，归纳为CHNOPS。
• 人类消耗量xxx并提供散装能量的化合物分为碳水化合物、蛋白质和脂肪。水也必须大量消耗，但不提供热量。
• 钙、钠、钾、镁和氯离子，以及磷和硫，被列为大营养素，因为与微量营养素（即维生素和其他矿物质）相比，它们需要大量维生素和其他矿物质，后者通常被称为微量或超痕量矿物质。

宏观营养素提供能量：

• 碳水化合物是由糖类组成的化合物。碳水化合物根据其糖单位的数量进行分类：单糖（如葡萄糖和果糖）、双糖（如蔗糖和乳糖）、低聚糖和多糖（如淀粉、糖原和纤维素）。
• 蛋白质是由氨基酸和肽键连接而成的有机化合物。由于身体不能制造一些氨基酸（称为必需氨基酸），饮食必须提供它们。通过消化，蛋白质被蛋白酶分解成游离氨基酸。
• 脂肪由一个含有三种脂肪酸的甘油分子组成。脂肪酸分子包含一个-COOH基团，该基团附着在单键（饱和脂肪酸）或双键（不饱和脂肪酸）连接的无支烃链上。脂肪是构建和维护细胞膜、保持稳定的体温以及维持皮肤和头发健康所必需的。由于身体不生产某些脂肪酸（称为必需脂肪酸），因此必须通过饮食获得。

微量营养素支持新陈代谢。

• 膳食矿物一般为微量元素、盐类或铜、铁等离子。其中一些矿物质对人类新陈代谢至关重要。
• 维生素是人体所必需的有机化合物。它们通常作为体内各种蛋白质的辅酶或辅因子。

植物养分由十几种通过根部吸收的矿物质以及通过叶子吸收或释放的二氧化碳和氧气组成。所有生物都从周围环境中获取所有营养物质。

植物以二氧化碳和水的形式从空气和土壤中吸收碳、氢和氧气。其他养分从土壤中吸收（例外包括一些寄生植物或食肉植物）。算上这些，植物有17种重要的营养素：它们是大营养素；氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、硫（S）、镁（Mg）、碳（C）、氧（O）和氢（H）以及微量营养素；铁（Fe）、（B）、氯（Cl）、锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）和镍（Ni）。除了碳、氢和氧；氮、磷和硫也需要相对较多。“六大”是所有生物的元素宏观营养素。它们来自无机物质（例如二氧化碳、水、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐和氮的双原子分子，特别是氧气）和有机物质（碳水化合物、脂质、蛋白质）。