膳食中蛋白质消化首先从胃开始，将蛋白质及大分子多肽水解成小分子多肽和游离氨基酸。而蛋白质消化吸收的主要场所在小肠，蛋白质被分解为寡肽和少量氨基酸，再被小肠黏膜细胞吸收。吸收到体内的氨基酸进入肝门静脉后被运送到肝脏和其他组织或器官被利用。
肠道中被消化吸收的蛋白质，除了来自于食物外，还有来自于肠道脱落的黏膜细胞和消化液等，其中大部分可被消化和吸收，未被吸收的由粪便排出体外，这种蛋白质中的氮被称为内源性氮或粪代谢氮。吸收的氨基酸先储存于人体各组织、器官和体液中，进入细胞的氨基酸，主要被用来重新合成人体蛋白质，而未被利用的氨基酸则经代谢转变成尿素、氨、尿酸和肌酐等，由尿和其他途径排出体外或转化为糖原和脂肪。同样由尿排出的氮也包括来自食物中的氮和内源性氮两种。
机体每天由于皮肤、毛发和黏膜的脱落，妇女月经期的失血及肠道菌体死亡排出等损失约20g以上的蛋白质，这种氮排出是机体不可避免的氮消耗，称为必要的氮损失。当膳食中的碳水化合物和脂肪不能满足机体能量需要或蛋白质摄入过多时，蛋白质才分别被用来作为能量或转化为碳水化合物和脂肪。因此，理论上只要从膳食中获得相当于必要的氮损失量的蛋白质，即可满足人体对蛋白质的需要。
营养学上将摄入蛋白质的量和排出蛋白质的量之间的关系称为氮平衡。氮平衡关系式为：B=I-（U+F+S），（B：氮平衡；I：摄入量；U：尿氮；F：粪氮；S：皮肤等氮损失）。当摄入氮和排出氮相等时为零氮平衡，即B=0，健康的成人应该维持在零氮平衡并富裕5%。当摄入氮多于排出氮则为正氮平衡，即B>0，儿童处于生长发育阶段、妇女怀孕时、疾病恢复时以及运动和劳动需要增加肌肉时等均应保证适当的正氮平衡，以满足机体对蛋白质额外的需要。当摄入氮少于排出氮时为负氮平衡，即B<0，人在饥饿、疾病及老年时往往处于这种状况，应注意尽可能减轻或改变负氮平衡，以保持健康、促进疾病康复和延缓衰老。
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