天然燕窝中含水分、含氮物质、脂肪微量、无氮提取物、纤维以及灰分。去净毛的燕窝，其灰分可完全溶解于盐酸，内含钙、磷、钾、硫等物质。燕窝水解，得还原糖(以葡萄糖计)17.36%以上。蛋白质含量高达50%左右，蛋白质中主要为谷氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸等。燕窝又含氨基己糖及类似黏蛋白的物质。
燕窝所含主要成分按含量高低依次为蛋白质、碳水化合物、灰分和脂肪，其中糖蛋白为主要成分，兼具有蛋白质和碳水化合物的双重特性。
从燕窝中获得纯的蛋白质成分非常困难。20世纪60年代，研究人员从燕窝中提取出了金丝燕类黏蛋白( Mucoid)，其提取过程中所采用的在不同温度下的水提物的样品预处理方法，在后来糖蛋白的分离中被广泛采用。
金丝燕类黏蛋白中半数为碳水化合物(其中1/3为N-乙酰神经氨酸)，可缓慢溶解于水或缓冲液中，在pH≥8时开始析出不溶物和游离的唾液酸。由于含有碳水化合物基团和羽毛，燕窝中腐殖酸氮和半胱氨酸氮的比例高于纯的蛋白质，燕窝的含氮量约为10%。燕窝中含有的主要氨基酸为苏氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、缬氨酸、酪氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸赖氨酸、精氨酸和脯氨酸，其中白燕窝含的苯丙氨酸和酪氨酸较多。燕窝提取物在电泳时常出现“拖尾”现象(可能与多蛋白复合物有关)，经冷水浸泡或清洗去除唾液酸成分后，其电泳行为会发生变化。
聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和双向凝胶电泳(2-DE)这两种电泳技术，为硏究人员了解燕窝蛋白质组成提供了重要手段。研究人员发现白燕窝和血燕窝中都含有相对分子质量为20×103~90×103的5种糖蛋白，2-DE则说明燕窝中蛋白质相对分子质量为28×103~57×10(pI为4.7~5.9)。
氨基酸是组成蛋白质的基本单位，而人体必需氨基酸必须从食物中获得，人体自身不能合成。赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸是人体所需的8种必需氨基酸。
人体的非必需氨基酸为甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、谷氨酸(及其胺)、脯氨酸、精氨酸、组氨酸、酪氨酸、胱氨酸。这些氨基酸由碳水化合物的代谢物或由必需氨基酸合成碳链，进一步由氨基转移反应引入氨基生成氨基酸。已知即使摄取非必需氨基酸，也是对生长有利的。
半必需氨基酸有2种，精氨酸和组氨酸。组氨酸对婴幼儿而言是必须从食物中获得的，形成的组氨有很强的舒张血管作用，并可抑制多种变态反应及炎症。在营养学的范畴里，组氨酸被认为是人类尤其是儿童所必需的一种氨基酸。在发育多年之后，人体可以自己合成它，在这时便成为非必需氨基酸了。在慢性尿毒症患者的膳食中添加少量的组氨酸，氨基酸结合进入血红蛋白的速度增加，肾原性贫血减轻，所以组氨酸也是尿毒症患者的必需氨酸。氨基酸(燕窝中含有的氨基酸部分)每天需要量值可参见下图：
人体氨基酸每天需要量值(ng/kg重量/日)
联合国粮农组织(FA0)/世界卫生组织(WH0)关于人体氨基酸需求标准
实验结果表明(见下图)：
不同燕窝的氨基酸含量
燕窝中总氨基酸含量、必需氨基酸含量较高总氨基酸含量在45.49%~56.80%之间，必需氨基酸与总氨基酸的含量比值在35.6%~52.3%之间，以印尼白燕盏，马来洞燕黄盏。每100克马来洞燕黄盏中的必需氨基酸为17.79克，在8种燕窝中，该燕窝必需氨基酸与总氨基酸( EAA/TA、必需氨基酸与非必需氨基酸(EA/NEA)的含量比值均低于其余7种燕窝。除马来洞燕黄盏外，其余7种燕窝的 EAA/NEAA比值在0.8及以上，其中印尼白燕盏的，为1.18种燕窝所含氨基酸种类相同，不同燕窝所含同种氨基酸含量存在较大差别，天冬氨酸(Asp)、苏氨酸(Thr)、丝氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)酪氨酸(Tyr)、苯丙氨酸(Phe)在各种燕窝中的含量均较高。
最近的研究表明(见下图)：
不同燕窝水分含量、蛋白质含量。
燕窝的含水量均在10%以上，一般为12%~16%，无明显的种类和地区差异。燕窝的蛋白质含量均在50%以上，其中，印尼产地燕窝的含量均高于60%，马来产地燕窝的含量的平均水平略低于印尼。结果表明，燕窝的蛋白质含量无显著地区和种类差异。
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