蛋白质是具有一定结构特征的络合聚合物分子，是食品的基本成分。它的结构特征影响其与乳化剂的相互作用的结合程度。蛋白质中的肽键不能与乳化剂发生作用，而固定在多肽链上的氨基酸侧链能与乳化剂作用。结合方式与侧链的极性、乳化剂的种类以及是否带有电荷和体系的PH值等有关，主要有疏水结合、氢键结合及静电结合3种。
在有水存在的条件下，非极性蛋白质侧链基团与乳化剂的烃链相互作用形成疏水结合。溶剂水经非极性氨基酸相互排斥是产生疏水结合的基础。疏水结合中乳化剂烃链固定于蛋白质上，而极性基结合在粒子表面，形成脂肪。
极性侧链不带电荷的蛋白质与乳化剂的亲水分子部分以氢链发生作用，此时乳化剂的烃链结合在粒子表面。侧链带电荷的蛋白质与带相反电荷的乳化剂产生静电相互作用。带正电荷的氨基酸侧链与带负电荷的乳化剂相互作用的方式在生物体系较为常见。
乳化剂与蛋白质相互作用形成的化合物属于脂肪，不同的脂肪及作用条件对结合程度影响很大，在食品加工中，特别是在焙烤食品中大量利用蛋白质与乳化剂的相互作用和结合，来改善食品的加工性能，提高食品的品质。