В водном гидролизате Зелинский обнаружил кроме аминокислот также их циклические ангидриды - дикетопиперазины. В результате специально поставленных опытов Зелинский пришел к выводу, что дикетопиперазины образуются не при гидролизе из аминокислот, а присутствуют уже в самих белковых веществах. Тем самым он внес выдающийся вклад в изучение носителей живой материи - белковых веществ. Ученик Зелинского Н. И. Гаврилов продолжил эти исследования и пришел к заключению, что элементарной составной частью белковых веществ является пиперазинтрипептид. Этот синтетический продукт дает важнейшие аналитические реакции на белки и расщепляется природными ферментами.
Научные заслуги Зелинского были высоко и неоднократно оценены Советским государством. В 1926 г. ему было присвоено звание заслуженного деятеля науки, в 1929 г. Зелинский стал дей« ствительным членом Академии наук СССР. Ему было присвоено также звание Героя Социалистического Труда, он был награжден двумя орденами Трудового Красного Знамени и четырьмя орденами Ленина. Трижды Зелинский был лауреатом Государственной премии.
После окончания второй мировой войны Зелинский отдал все силы борьбе за укрепление мира. В возрасте почти девяноста лет Нестор советских химиков обратился к ученым всех стран в страстном воззвании «разоблачить поджигателей войны, этих врагов человечества». «Представители творческого труда и культуры,- продолжал Зелинский,- должны вместе с представителями всех других профессий вести борьбу за прочный мир во всех частях мира».
