芝麻粕是芝麻榨油后的副产物，将其通过溶剂浸出法脱脂后的产物则称为脱脂芝麻粕粉。蛋白质平均含量在42.5%～47.9%，芝麻饼中几种主要的必需氨基酸含量如蛋氨酸、胱氨酸、色氮酸和精氨酸含量都高于豆饼、棉籽饼和菜籽饼，仅蛋氨酸含量就几乎高出豆饼40%，其它几种氨基酸如苏氨酸、亮氨酸也几乎与豆饼含量一样。但不足之处是赖氨酸含量偏低，仅0.91%，不到豆粕含量的一半。赖氨酸与精氨酸之比为100：440，远远超过了100：120的理想值，比例严重失衡，配制饲料时应注意，将其与豆饼、菜籽饼或动物性蛋白饲料搭配使用，则可起到氨基酸互补作用。粗脂肪含量在3.4%～10.3%，粗纤维含量低于7%，代谢能在9.67二10.92MJ/kg，代谢能低于花生、大豆饼粕。矿物质中钙、磷较多，但多为植酸盐形式存在，故钙、磷、锌的吸收均受到抑制。维生素A、维生素D、维生素E含量低，核黄素、烟酸含量较高。芝麻饼粕中的抗营养因子主要为植酸和草酸，二者能影响矿物质的消化和吸收。芝麻籽一般取油时都要经过高温蒸炒，这样可以破坏其中的部分草酸和植酸(肌醇六磷酸)，改善芝麻粕的适口性，从而提高蛋白质和矿物质的消化吸收率。
在以玉米和豆粕为基础的日粮中，用占日粮15%的芝麻饼替代豆粕饲喂20～40日龄的褐壳蛋鸡公鸡，结果表明：芝麻饼组公鸡的日增重、采食量均高于豆饼组，但是饲料报酬低于豆饼组，经济效益两者基本相同。在可消化氨基酸的基础上，观察利用芝麻饼、菜籽饼和葵花饼等替代50%豆饼和全部鱼粉的可行性，试验表明：试验组日产蛋量仅下降2.02%，而在总的氨基酸基础上，实验组日产蛋量下降7.82%。用芝麻饼替代大豆粕提供蛋鸡日粮粗蛋白的实验研究如下：试验①用芝麻饼替代大豆粕提供日粮粗蛋白的0%、12.6%、25.3%、38.0%或50.6%，每组日粮饲喂蛋鸡6周;试验②用芝麻饼替代大豆粕提供日粮粗蛋白的0%、4.7%、9.4%、14.1%、18.8%或23.6%，每组日粮饲喂蛋鸡4周。结果表明：在试验①中12.6%组和试验②中的4.7%和18.8%组蛋鸡的产蛋率、蛋重、日采食量和蛋鸡体增重也与饲喂大豆粕日粮的对照组无差异。鸡只采食实验日粮能够满足它们每天必需氨基酸的需要。试验①中的12.6%和25.3%组和试验②中的4.7%和23.6%组蛋鸡的蛋质与饲喂大豆粕日粮的对照组无差异。38.0%和50.6%组蛋鸡生产性能各方面与其他组相比显著下降。