Trong quá trình sống và phát triển, cơ thể con người đòi hỏi phải được cung cấp năng lượng để thực hiện các phản ứng sinh hóa, tổng hợp xây dựng các tế bào, các tổ chức mới. Trong các loại thực phẩm hấp thu hàng ngày, nguồn năng lượng được cung cấp từ thức ăn chính là chất đạm (protid), chất mỡ (lipid) và chất đường (glucid).
Cung cấp, tiêu hao năng lượng và nhu cầu năng lượng tối thiểu
Năng lượng được cung cấp từ thức ăn hàng ngày thường sử dụng đơn vị tính là calor hoặc calo, viết tắt là cal và kilocalor hoặc kilocalo, viết tắt là Kcal. Giá trị sinh năng lượng của các chất đạm, chất mỡ, chất đường có khác nhau đối với cùng một đơn vị khối lượng; trong đó có giá trị sinh năng lượng cao nhất. Thực tế khi chúng ta ăn vào 1 gam chất đạm thì sẽ được cung cấp 4 Kcal, 1 gam chất đường thì sẽ được cung cấp 4 Kcal, nhưng nếu ăn 1 gam chất mỡ thì có thể cung cấp tới 9 Kcal. Nhu cầu năng lượng tối thiểu của con người còn gọi là chuyển hóa cơ sở, đây là năng lượng cơ thể tiêu hao trong điều kiện nghỉ ngơi, nhịn đói và trong điều kiện nhiệt độ lý tưởng; có nghĩa là năng lượng cần thiết để duy trì các chức phận sống của cơ thể như tuần hoàn, hô hấp, bài tiết, tiêu hóa, duy trì tính ổn định các thành phần của dịch thể bên trong và bên ngoài tế bào. Các nhà khoa học đã chứng minh được rằng hoạt động của gan cần đến 27% năng lượng của chuyển hóa cơ sở, hoạt động của não cần 19%, của tim cần 8%, của thận cần 10%, của cơ cần 18% và các bộ phận còn lại chỉ chiếm 18%. Có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến chuyển hóa cơ sở như tình trạng hoạt động của hệ thống thần kinh trung ương, cường độ hoạt động của các hệ thống nội tiết và men... Chức phận một số hệ thống nội tiết làm tăng chuyển hóa cơ sở như tuyến giáp trạng, trong khi đó hoạt động của một số tuyến nội tiết khác làm giảm chuyển hóa cơ sở như tuyến yên. Chuyển hóa cơ sở của trẻ em thường cao hơn người lớn tuổi. Ở người đứng tuổi và người cao tuổi, chuyển hóa cơ sở càng thấp dần song song với sự giảm khối lượng cơ và tăng khối lượng mỡ. Ở người trưởng thành, năng lượng cho chuyển hóa cơ sở mỗi giờ khoảng 1 Kcal/ kg cân nặng. Chuyển hóa cơ sở cũng tăng trong thời kỳ mang thai, cao nhất ở những tháng cuối; trung bình phụ nữ có thai có chuyển hóa cơ sở tăng khoảng 20%. Cấu trúc của cơ thể con người có ảnh hưởng đến chuyển hóa cơ sở. Thực tế so sánh người có cùng một trọng lượng cơ thể thì người có khối mỡ nhiều có chuyển hóa cơ sở thấp hơn người có khối cơ nhiều. Thường sau một bữa ăn, chuyển hóa cơ sở tăng lên từ 5 đến 30% và gọi đó là tác dụng động lực đặc hiệu; trong đó thức ăn thuộc loại chất đạm tăng tới 40%, chất mỡ tăng 14%, chất đường tăng 6%.
Nhu cầu năng lượng của người lao động thể lực
Ngoài phần năng lượng tiêu hao để duy trì hoạt động bình thường của cơ thể, việc lao động thể lực càng nặng thì tiêu hao năng lượng thường nhiều. Mức năng lượng tiêu hao tăng thêm tùy theo cường độ lao động và thời gian lao động. Nếu việc ăn uống hàng ngày không bảo đảm được mức tiêu hao năng lượng thì buộc con người phải kéo dài thời gian nghỉ ngơi hoặc giảm cường độ lao động dẫn đến năng suất lao động giảm. Thực tế thường căn cứ vào tính chất, cường độ lao động thể lực để xếp loại nghề nghiệp thành các nhóm khác nhau như lao động nhẹ, lao động trung bình, lao động nặng và lao động đặc biệt. Lao động nhẹ gồm các công việc của nhân viên hành chính, các nghề lao động trí óc, nghề tự do, nội trợ, giáo viên... Lao động trung bình gồm công việc của công nhân xây dựng, nông dân, người làm nghề cá, quân nhân, sinh viên. Lao động nặng gồm công việc của một số nghề nghiệp thuộc nông nghiệp, công nhân công nghiệp nặng, nghề mỏ, vận động viên thể thao, quân nhân ở trong thời kỳ huấn luyện. Lao động đặc biệt gồm công việc của những người là nghề rừng, nghề rèn. Cách phân loại này chỉ có tính chất hướng dẫn tổng quát vì trong cùng một loại nghề nghiệp sự tiêu hao năng lượng thay đổi nhiều tùy theo tính chất công việc.
Nhu cầu các chất sinh năng lượng
Các chất sinh năng lượng cho cơ thể hoạt động bao gồm các chất đạm (protid), chất mỡ (lipid) và chất đường (glucid) như đã nói ở trên. Tuy vậy nhu cầu các chất này đối với cơ thể con người có sự khác biệt nhau.
Chất đạm (protid)
Trong quá trình sống, cơ thể con người thường xuyên diễn ra quá trình phân hủy và sinh tổng hợp các chất, quá trình thay cũ đổi mới về thành phần tế bào. Để bảo đảm quá trình phân hủy và đổi mới hàng ngày, cơ thể cần bổ sung chất đạm vào máu. Chất đạm trong cơ thể người chỉ có thể tạo thành từ chất đạm có trong thực phẩm và không thể tạo thành từ các chất mỡ và chất đường. Các nhà khoa học đã xác định được những yếu tố ảnh hưởng đến nhu cầu sử dụng chất đạm như các yếu tố công kích gồm tình trạng stress, sự lo âu, phiền muộn, mất ngủ, nhiễm khuẩn nhẹ...; các yếu tố này làm tăng 10% nhu cầu chất đạm. Khi bị nhiễm khuẩn, cơ thể tăng quá trình giáng hóa chất đạm; sự tổn thương ở các mô bị nhiễm khuẩn, triệu chứng sốt đều dẫn tới nhu cầu sử dụng chất đạm tăng lên. Ở người lao động, nhu cầu chất đạm cũng tăng lên không chỉ do nhu cầu năng lượng tăng mà chất đạm còn cần thiết cho việc tái tạo các thể liên kết phosphate sinh năng lượng đòi hỏi cơ chất là chất đạm. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Tổ chức Nông nghiệp-Thực phẩm Quốc tế (FAO), nhu cầu chất đạm mỗi ngày của người trưởng thành là 0,75g/ kg trọng lượng cơ thể cho cả hai giới nam và nữ. Tuy nhiên, thực tế khẩu phần ăn hàng ngày bao gồm hỗn hợp nhiều loại thực phẩm. Ở những nước đang phát triển như nước ta, khẩu phần ăn hàng ngày chủ yếu là thực phẩm có nguồn gốc từ thực vật, chất đạm có giá trị sinh học thấp hơn nhiều so với trứng và sữa. Do đó các nhà dinh dưỡng học và sinh lý học gần như đã thống nhất là nhu cầu tối thiểu về chất đạm là 1g/ kg trọng lượng cơ thể mỗi ngày. Năng lượng cung cấp từ chất đạm trong khẩu phần ăn chiếm khoảng 12%. Nhu cầu chất đạm thường cao ở trẻ em, phụ nữ mang thai và cho con bú. Nhu cầu chất đạm ở trẻ em cũng khác nhau tùy theo lứa tuổi như từ khi mới sinh ra cho đến 12 tháng tuổi là từ 1,5 đến 2,3g/ kg cân nặng mỗi ngày; từ 1 đến 3 tuổi là 1,5 đến 2g/ kg cân nặng mỗi ngày.
Chất mỡ (lipid)
Ở các nước châu Âu và Bắc Mỹ, trong khẩu phần thức ăn mỗi ngày có tới 150g chất mỡ, tức là chiếm khoảng 50% tổng số năng lượng của khẩu phần ăn. Trong khi đó ở nhiều nước châu Á, châu Phi thì chất mỡ trong khẩu phần thức ăn hàng ngày không chiếm quá từ 15 đến 20g cho mỗi người. Theo kết quả một số công trình nghiên cứu khoa học trên thế giới ghi nhận nếu cơ thể muốn nuôi dưỡng tốt thì lượng chất mỡ trong khẩu phần ăn hàng ngày phải chiếm khoảng 20% trong tổng số năng lượng của khẩu phần ăn và không nên vượt quá 25 đến 30% tổng số năng lượng của khẩu phần ăn. Riêng đối với những người hoạt động thể lực nặng, nhu cầu năng lượng cao trên 4.000 Kcal mỗi ngày thì lượng chất mỡ có thể tăng lên nhưng cũng chỉ trong một thời gian ngắn. Tuy nhiên nhu cầu về chất mỡ còn phụ thuộc vào tuổi, tính chất lao động, đặc điểm dân tộc, khí hậu... Ở những người còn trẻ và trung niên, tỷ lệ chất đạm so với chất mỡ là 1/1, có nghĩa là lượng chất đạm và chất mỡ ngang nhau trong khẩu phần ăn. Ở người đã đứng tuổi thì tỷ lệ chất mỡ nên giảm bớt và lượng chất mỡ so với chất đạm là 0,7/1. Ở những người cao tuổi, lượng chất mỡ chỉ nên bằng 1/2 lượng chất đạm.
Chất đường (glucid)
Trước đây, nhu cầu chất đường của mỗi người được xác định phụ thuộc vào mức độ tiêu hao năng lượng. Vì vậy các nhà khoa học cho rằng chất đường chỉ đơn thuần là nguồn cung cấp năng lượng. Hiện nay những nghiên cứu cho thấy chất đường có một số chức năng mà các chất dinh dưỡng khác không thể thay thế được. Hoạt động của tế bào não, tế bào thần kinh thị giác, mô thần kinh chủ yếu dựa vào chất đường là nguồn năng lượng chính. Chất đường còn đóng vai trò quan trong khi liên kết với các chất khác tạo nên cấu trúc của tế bào, mô và các cơ quan. Ngoài ra, chế độ ăn hàng ngày bảo đảm chất đường còn cung cấp cho cơ thể những chất cần thiết khác. Cho đến nay, các nhà khoa học đã xác định nhu cầu chất đường luôn dựa vào sự thỏa mãn nhu cầu về năng lượng và liên quan với các vitamin nhóm B có nhiều trong các loại ngũ cốc.