Bielkoviny patria spolu s tukmi a sacharidmi medzi hlavné živiny, ktoré inými živinami nie je možné nahradiť. Pri trávení sú enzymaticky hydrolyzované na jednotlivé aminokyseliny, ktoré v organizme slúžia na stavbu vlastných bielkovín a na syntézu dusíkatých látok, predovšetkým porfyrínov a nukleozidov.^[23]

Hlavným zdrojom bielkovín sú mäso, vajcia a mliečne produkty, nutrične dostačujúce sú však aj bielkoviny získané z rastlinnej stravy. Minimálna denná dávka pre dospelého človeka je 0,5 – 0,6 g na kilogram telesnej hmotnosti, doporučovaný príjem je 0,6 – 0,8 g na kilogram hmotnosti. Zvýšený príjem je odporúčaný v prípade detí a dojčiace matky. Na výstavbu tkanív (napr. svalov) výrazne zvýšený príjem nemá vplyv, keďže na kilogram telesnej hmotnosti je možné využiť najviac okolo 1,3 plnohodnotných bielkovín. Konkrétne až do výšky 1,6 – 2,2 gramu na kilogram hmotnosti.

Pred trávením v organizme sú spravidla denaturované, ako tepelnou úpravou pred požitím, tak aj kyslým pH v žalúdku. Denaturáciou sa bielkoviny sprístupnia štiepiacim enzýmom – proteázam, čo je fyziologicky dôležité, na druhej strane môže byť tepelná denaturácia sprevádzaná reakciami znižujúcimi výživovú hodnotu bielkovín. Ide o deštrukciu termolabilných aminokyselín (napr. tryptofán alebo lyzín), ku vzniku xenobiotických aminokyselín a rôznych komplexov bielkovín s ostatnými zložkami potravy, ktoré sú odolné voči enzymatickému štiepeniu (typicky Maillardove reakcie).

Trávenie prebieha ako postupná hydrolýza bielkovín proteázami v žalúdku a v tenkom čreve. V žalúdku štiepi bielkoviny proteáza pepsín na polypeptidy. Tie sú ďalej v tenkom čreve štiepené trypsínom a chymotrypsínom na oligopeptidy, na ktoré ďalej pôsobia karboxypeptidázy, aminopeptidázy a dipeptidázy. Aminokyseliny, dipeptidy a tripeptidy sú v tenkom čreve transportované do krvi alebo lymfy cez špeciálne receptory na povrchu epiteliálnych buniek tenkého čreva. Nevstrebané aminokyseliny sú metabolizované v hrubom čreve baktériami črevnej mikroflóry za vzniku odpadných produktov (sulfány, deriváty indolu).

Pred nástupom moderných metód biochémie a molekulárnej biochémie sa na stanovenie výživovej hodnoty bielkovín biologické testy. Tie sa dnes používajú len v potravinárskej praxi. Najjednoduchším biologickým testom je PER test (z angl. Protein Efficiency Ratio), ktorý sa vyjadruje ako podiel zmeny hmotnosti pokusného zvieraťa a hmotnosti dodaných bielkovín. Inštrumentálne náročnejší je test NPU (z angl. Net Protein Utilization), v ktorom sa porovnáva množstvo dusíku v potrave a v tele zvieraťa kŕmeného s prídavkom danej bielkoviny a kontrolného zvieraťa. Ďalším testom je NPR test (Net Protein Retention), ktorý sa počíta ako podiel rozdielu zmien hmotností bielkovinou kŕmeného a kontrolného zvieraťa a hmotnosti bielkoviny. Najkomplexnejším je test BV (z angl. Biological Value), ktorý je podielom hodnoty testu NPU a tzv. tráviteľnosti, pričom tráviteľnosť sa počíta ako podiel dusíku využitého pre tvorbu proteínu a dusíku v potrave.