19世纪和20世纪初期是发现和研究各种营养素的鼎盛时期。1842年，德国化学家、农业化学和营养化学奠基人之一李比希（Liebig）提出，机体营养过程是对蛋白质、脂肪、碳水化合物的氧化，并开始进行有机分析。他建立了碳、氢、氮定量测定法，并由此确立了食物组成与物质代谢的概念。在1909—1914年期间，人们认识到色氨酸是维持动物生命的基本营养素，还发现一些植物蛋白不能维持小鼠的生长，除非补充其他的氨基酸。1912年芬克发现第一种维生素——硫胺素，到第二次世界大战结束，科学家们共发现了脂溶性和水溶性维生素共14种。在此期间，科学界接受了坏血病、脚气病、佝偻病、癞皮病、干眼病等致残、致死性疾病是营养素缺乏性疾病的观点。营养学在1934年美国营养学会成立后正式被承认为一门科学，到20世纪50年代，40多种营养素被识别及定性，并对其功能进行系统的探讨；到20世纪60—70年代，由于化学分析技术灵敏度和精密度的提高，陆续发现一些微量元素对人体健康的重要意义。1973年，世界卫生组织（WHO）专家委员会根据动物研究的成果，将当时发现的14种微量元素确定为动物必需的微量元素，并提出了它们的日摄入量范围。1990年FAO（联合国粮食及农业组织）／IAEA（国际原子能机构）／WHO联合委员会确定8种元素是人体必需的微量元素，对防治贫血、地方性甲状腺肿及克山病等疾病起了重要作用。20世纪中后期，营养学的研究工作日益深入，从营养素的消化、吸收、代谢、生理功能、需要量等问题进展到用分子生物学手段从微观水平阐明营养素生理功能的机制，进一步探索各种营养缺乏病的发病机制和防治手段。20世纪70年代以来，人们开始研究膳食纤维及其他植物化学物（Phytochemicals）的特殊生理功能。目前营养学已经进入了重视和深入研究膳食中各种化学成分与预防疾病特别是某些慢性病的关系的新时期。营养学研究在微观领域深入发展的同时，宏观营养研究也取得很大进展，出现了专门研究群体营养的公共营养学，包括营养调查、监测与各种人群的干预研究等。1943年，美国学者首次提出推荐营养素供给量（RDA）概念和一系列数量建议。随后欧洲和亚洲许多国家也提出了自己国家的营养素供给量建议。许多国家还编制本国的《膳食指南》以指导民众合理地选择食物。
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