蛋白質是構成植物細胞原生質的基本物質。一般由高等植物遺骸轉變的低階煤腐植酸的蛋白質含量不高，但低等植物（如菌類、藻類）轉變的低階煤腐植酸的蛋白質含量較高，在選擇生物質原料降解制生化腐植酸的過程中蛋白質占的比例更高些。泥炭水解生產單細胞蛋白在多家高校和科研院所都進行過研發。

蛋白質的單體主要是脂肪族氨基酸，其通式為：HOOC-R-CH2NH2，蛋白質中的芳香族氨基酸有色氨酸、組氨酸等，但比例不高。

氨基酸通過肽鍵（—NH—CO—）、硫醚鍵（—S—S—）、脒鍵（—N=C—），或酯鍵、氫鍵連接。

蛋白質有堿性基團（—NH2）和酸性基團（—COOH），是親水性很強的膠體物質。

蛋白質在兼氧條件下可水解成氨基酸等氮化物。

在厭氧條件下部分生成蛋白質的中間體——多肽，其結構中也含有—NH、—COOH、—OH、—SH等。

蛋白質自組裝是合成生物學和納米生物技術領域的研究熱點。在自然界，細胞通過漫長的進化獲得了許多按一定的空間結構組裝在一起的多酶復合體，在這些復合體中，酶與酶之間可以形成底物通道，減少中間產物（尤其是有毒物質）的擴散，以達到高效的胞內催化功能，在細胞代謝過程和生命活動中發揮著重要的作用。模擬天然的多酶復合體，在胞內人工構建超分子多酶體，是生物催化和合成生物學領域的一個重要研究方向。

泥炭腐植酸、生化腐植酸等含有單細胞蛋白，利用蛋白質同源自聚的特性，與未組裝的相比，泥炭腐植酸、生化黃腐酸及有關藥用黃腐酸經過特殊的加工技術可以具有納米或微米尺寸結構。

研究顯示，一般納米增效肥料在糧食作物上可增產10％～20％，腐植酸納米增效肥增產可達25％～58％，納米技術可能是解決未來世界糧食增產的主要途徑。

據內蒙腐植酸生產預測，2030年中國人口達到16億時，需要在現有糧食水平的基礎上再增加15.3％的糧食產量，在不增加土地面積和肥料產量的基礎上，只有生產納米肥料、藥肥、生物農藥等，才能滿足世界人口增長與糧食供應問題。