蛋白质是构成植物细胞原生质的基本物质。一般由高等植物遗骸转变的低阶煤腐植酸的蛋白质含量不高，但低等植物（如菌类、藻类）转变的低阶煤腐植酸的蛋白质含量较高，在选择生物质原料降解制生化腐植酸的过程中蛋白质占的比例更高些。泥炭水解生产单细胞蛋白在多家高校和科研院所都进行过研发。

蛋白质的单体主要是脂肪族氨基酸，其通式为：HOOC-R-CH2NH2，蛋白质中的芳香族氨基酸有色氨酸、组氨酸等，但比例不高。

氨基酸通过肽键（—NH—CO—）、硫醚键（—S—S—）、脒键（—N=C—），或酯键、氢键连接。

蛋白质有碱性基团（—NH2）和酸性基团（—COOH），是亲水性很强的胶体物质。

蛋白质在兼氧条件下可水解成氨基酸等氮化物。

在厌氧条件下部分生成蛋白质的中间体——多肽，其结构中也含有—NH、—COOH、—OH、—SH等。

蛋白质自组装是合成生物学和纳米生物技术领域的研究热点。在自然界，细胞通过漫长的进化获得了许多按一定的空间结构组装在一起的多酶复合体，在这些复合体中，酶与酶之间可以形成底物通道，减少中间产物（尤其是有毒物质）的扩散，以达到高效的胞内催化功能，在细胞代谢过程和生命活动中发挥着重要的作用。模拟天然的多酶复合体，在胞内人工构建超分子多酶体，是生物催化和合成生物学领域的一个重要研究方向。

泥炭腐植酸、生化腐植酸等含有单细胞蛋白，利用蛋白质同源自聚的特性，与未组装的相比，泥炭腐植酸、生化黄腐酸及有关药用黄腐酸经过特殊的加工技术可以具有纳米或微米尺寸结构。

研究显示，一般纳米增效肥料在粮食作物上可增产10％～20％，腐植酸纳米增效肥增产可达25％～58％，纳米技术可能是解决未来世界粮食增产的主要途径。

据内蒙腐植酸生产预测，2030年中国人口达到16亿时，需要在现有粮食水平的基础上再增加15.3％的粮食产量，在不增加土地面积和肥料产量的基础上，只有生产纳米肥料、药肥、生物农药等，才能满足世界人口增长与粮食供应问题。