1911年，波兰生物化学家Casimir Funk发现一种神经系统疾病脚气病的原因，他根据患有脚气病的人主要以精加工大米为主要食物的线索，他给患病的鸽子喂食米糠，12小时后这些鸽子神奇地恢复健康。Funk继续研究发现更多异常表现都是由于食物中缺乏米糠中的一种营养成分，他估计这是一种维持生命的胺类物质，于是就用维他胺（维生素）来给这种物质命名。虽然许多现象说明，维生素确实能保护和逆转某些疾病，但当时的医学领域从开始就强烈反对这种观点，Funk所在的李斯特预防医学研究所的同事们就对他的理论提出质疑，甚至试图禁止他在论文中使用维生素这个名词。1917年美国医学学会杂志的编者文章就这样描述，虽然营养不良性疾病的说法已经被广泛使用，但这是一种含糊不清，牵强附会的概念。

今天，没有人再怀疑维生素B1能预防脚气病，维生素C能预防坏血病。但健康人补充维生素是否有价值存在巨大争议。

2013年发表在内科学年报上发表了一个极端的社论，约翰霍普金斯大学等学术机构的科学家，呼吁美国公民不要继续在补充维生素上浪费金钱。他们提出这一看法部分基于研究发现大多数发达国家营养状况良好的人，补充维生素没有任何好处。几个月后，他们的观点就受到猛烈挑战，来自加州奥克兰研究院儿童医院的Bruce Ames和哈佛大学的Walter Willett认为，美国人普遍存在维生素缺乏，补充维生素有利于这些人的健康。

哈佛大学流行病学家Meir Stampfer甚至说美国医学学会的社论是垃圾，并对如此高水平的杂志发表这样不负责的文章表示遗憾。

争议的本质是一个重要问题，就是一个多世纪以来关于研究的质量和相关性问题。NIH膳食补充剂办公室主任Paul Coates认为，关于补充维生素的有效和无效的证据都不确定。也就是说，现在并没有明确的答案。

双盲安慰剂对照临床研究的结果无法确定营养补充剂对发达国家人的健康有任何好处。但反对者认为，这方面的研究都不是那么可靠，多多数在试验设计、数据来源和剂量方面都十分混乱。

正如耶鲁大学公共卫生学院慢性病流行病学系主任Susan Mayne的看法，这个方面好像就是隔着大量灰尘的窗帘看房外的风景一样模糊不清。他也是食品和营养研究院院士，该研究院负责制定美国人维生素和矿物质摄取指南。

虽然一些科学家觉得能从现有研究数据中获得重要数据，但另外一些科学家如克赖顿大学内分泌学家Robert Heaney认为现有研究都存在严重缺陷，没有什么价值，整个领域需要对相关研究方法进行彻底改革。

维生素和膳食补充剂的国际市场大约为680亿美元，其中复合维生素最为畅销，根据2013年美国膳食补充剂办公室的报道，许多没有明确诊断缺乏的人为了更健康也习惯性服用这些物质。在发达国家，像脚气病这种因维生素缺乏导致的疾病已经十分罕见，但一些科学家仍认为许多人至少存在中度维生素缺乏。2011年，美国疾病控制中心和美国健康和营养调查报告发现，超过1/4的美国居民维生素A、C、D、E、钙和鎂部分或全部摄入不足，97%的居民钾摄取不足。2010年版的美国膳食指南认为普通美国人摄取钾、膳食纤维素、钙和维生素D不足以维持健康。科学家对这种亚临床缺乏有何价值表示怀疑，约翰霍普金斯大学流行病学家Pete Miller甚至认为这属于子虚乌有，他甚至认为政府机构的这种指南中所谓的缺乏可能是错误的。

根据人们饮食种类和食量进行的调查并不可靠，例如2013年PLoS ONE发表的一项研究发现，根据美国过去39年度健康和营养调查报告的数据分析后发现，这些报告所采用的资料存在明显的统计漏报问题，因此所得到的结论不可靠。

Mayne说，虽然一些营养学家仍坚持认为有些人确实存在营养素缺乏，有研究提示，即使某些人摄取量低于平均水平，没有任何临床表现，这些人适当补充营养素可以改善营养状况。哈佛大学公共卫生学院招募672名有良性结肠肿瘤史的健康人，研究补充叶酸是否能降低肿瘤的复发。将受试者分成两组，其中一组受试者每天口服叶酸1mg，连续3-6.5年，另一组服用安慰剂。

结果发现，那些血液中叶酸浓度低于正常水平的受试者肿瘤复发率明显低于对照组，但血液中叶酸浓度较高的受试者没有区别，结果提示，对那些叶酸缺乏的大肠肿瘤患者，补充叶酸能减少肿瘤复发。

许多大规模人类研究结果发现，过分补充营养素对健康有危害。一项关于维生素E和b胡萝卜素预防吸烟者癌症发生率的研究结果发现，每天补充b胡萝卜素20 mg（建议量3倍）的吸烟者，连续5-8年，肺癌发病率比安慰剂对照组增加18%。导致这种结果的原因可能是大剂量b胡萝卜素可促进细胞分裂。这些研究结果说明，营养素的代谢非常复杂，营养学家现在已经认识到营养素的效应属于J或U形曲线，在低剂量时有利于健康，但高剂量可能有毒性效应，具体效应主要决定于个体所处的营养素水平。但是这种观点经常被研究人员忽视，许多综述性研究包括美国政府的营养素指南，都没有考虑到个人的营养素状况，因此这些研究会将不同人群的结果混为一谈，导致最终得出补充维生素无效的结论。因此，在进行这类研究中，必须对个体的营养素状况进行分析。

营养素研究中关于对照组的分析往往不恰当，如NIH妇女健康调查项目中，科学家对每天补充1000mg钙和维生素D对妇女骨折风险的影响，根据美国健康和营养调查报告的数据建议妇女绝经后每天平均补钙600 mg，但是研究中的对照组每天补钙竟然也超过1000 mg。研究结果发现对照组和实验组在骨折风险方面没有统计学差异（有的话就不正常了），这样的研究不可能获得任何有价值的结果，甚至获得的结论是完全错误的。将近75%的 31-50岁美国妇女没有根据建议每天补钙1000 mg，这次实验中所选择的受试者是那些典型健康意识高于普通人，这也是一种不符合实验设计的缺陷。另外一个需要强调的，只有59%的受试者最终严格按照要求剂量的80%以上服用，这说明许多受试者数据不能满足统计学要求。

个体差异也是重要的影响因素。北卡大学营养研究所主任Steven Zeisel说，每个人基因中都存在大约5万个差异，每种差异都可能对代谢产生影响，很少遗传学家研究营养学，营养学家也很少研究遗传学。Zeisel的研究发现，大约44%的妇女因基因变异需要摄取更多胆碱，个体差异也许就是关于营养素的研究结果不稳定甚至无效的原因。营养素研究和药物不同，药物研究是用药和不用药的严格对比，营养素几乎没有完全不补充的真实对照，因为对照组也许可以通过普通饮食获得足够的营养素。因此，营养素研究只是补充相对多少的对比，这种效应研究肯定比药物的研究要困难许多。

那么科学家该如何研究营养素的作用？

2014年1月Heaney发表在《营养综述》上的一篇文章提出了一些建议。他提出必须考虑剂量效应曲线，剂量必须依靠受试者血液中的营养素水平为标准，不能单纯依靠服用的剂量。他建议以受试者血液中的基础值为摄取标准，这可能会增加研究的难度，但获得的数据更准确。

但是测定营养素状态并不是那么容易，例如血液中钙水平受到非常精细调节，当摄取数量下降时，机体会动员骨骼中的钙，血液中钙浓度可保持稳定。这种情况下，可以采用其他生物标记物进行分析，例如可以用甲状旁腺素水平代表骨钙动员程度的参考，不过这种检测的费用比较高。

研究过程中精确计算食物中营养素的数量也很重要，这需要比较可靠的计算方法。美国农业部营养数据参考值往往对维生素A的估计过高，因为该参考值一方面没有充分考虑到生物利用度，另一方面忽视了某些含有维生素的食物。例如该标准就忽视了某些动物食品中的维生素D。

科学家现在已经开发出各种营养素状态和饮食营养素计算的新方法，Mayne等建立了通过皮肤光谱分析评估胡萝卜素水平的新方法，这种方法经济实用，扫描受试者皮肤大约30秒就可以获得营养状况的数据。有科学家甚至开发出用苹果手机分析的食品中营养素的方法，只需要对食物进行照相，手机可自动计算出各种营养素数据，这种方法比个人记录更客观。

总之，补充营养素是否有用？这个问题目前的标准答案是，合适的剂量对某些人可能有用，对另一些人也可能没有用。营养素非常复杂，不要奢望找到一个公式化的答案，但新技术不断出现或许能最终获得更满意更准确的答案。