肉牛对蛋白质的消化主要是在瘤胃中进行。进入瘤胃的饲料蛋白质在瘤胃微生物、蛋白质水解酶的作用下，分解为肽，进一步分解为氨基酸。这些肽和氨基酸部分被瘤胃微生物利用合成细菌蛋白，另一部分可继续分解为氨、二氧化碳和挥发性脂肪酸。饲料中的非蛋白含氮化合物亦可在细菌尿素酶的作用下分解为氨和二氧化碳。
在瘤胃中的氨通过三条代谢途径进行代谢，一是氨被细菌用于合成菌体蛋白，然后在真胃及小肠中被消化吸收；二是直接被瘤胃壁吸收进入血液，在肝脏中合成尿素，这些尿素一部分随尿排出体外，另一部分经血液进入唾液腺中，以唾液的形式再进入瘤胃，这样周而复始，形成瘤胃内氮素循环；三是进入真胃和小肠后被吸收到血液，到肝脏中合成尿素随尿排出或参与氮素循环。
在瘤胃中未被利用的饲料蛋白质和其降解产物，以及部分新合成的菌体蛋白和内源蛋白随食糜进入真胃和小肠，然后被消化吸收，未被吸收的排出体外。影响牛瘤胃微生物蛋白合成的因素，主要有能量水平、日粮氮水平、摄食水平、能量来源、不同氮源、支链脂肪酸、矿物质、青贮饲料、饲喂次数、环境温度等。