В молоке содержится в среднем 3,3% белков, в том числе 2,7% казеина, 0,4% альбумина и 0,2% глобулина. В очень небольшом количестве находится белок оболочек жировых шариков и протоплазмы клеток железистой ткани. По последним данным, большая часть белков оболочек жировых шариков является ферментами.
Молекулы белка состоят из сотен и тысяч атомов; молекулярный вес их составляет от 10000 до нескольких миллионов. Такие молекулы называют макромолекулами. Белки — высокомолекулярные соединения, т. е. химические соединения с высоким молекулярным весом (от 10000 и более) и большим размером молекул.
В состав молекул белка входят аминокислоты — органические кислоты, в радикале которых один или несколько водородных атомов заменены аминогруппами NН2. Состав аминокислот с равным числом щелочных и кислотных групп можно выразить в самом общем виде формулой NH2—R—СООН, где NH2 — аминная группа (аминогруппа); СООН — карбоксильная группа; R — условное обозначение остальной части аминных групп больше, чем кислотных, или наоборот.
А минные группы носят основной характер (щелочной), карбоксильные — кислотный. Взаимодействием этих активных групп между собой осуществляется связь аминокислот в белках. Карбоксильная группа одной аминокислоты соединяется с аминогрупной другой аминокислоты;

Связь — NH — СО — называется пептидной, соединение аминокислот — пептидом. Пептиды (или полипептиды) — общее название веществ, в состав которых входят две или более аминокислот, соединенных пептидными связями. В зависимости от количества входящих в пептиды аминокислот различают дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и т. д. В структурном отношении они занимают промежуточное положение между белками и аминокислотами.
При гидролизе белка (расщеплении) присоединяется частица воды и происходит разрыв пептидной связи. Эта реакция происходит, например, при расщеплении белка в процессе созревания сыров. Кроме пептидной связи, являющейся основной, в белке имеются и другие важные виды связей.
Разные белки молока (казеин, альбумин, глобулин) близки между собой по аминокислотному составу и различаются по содержанию. Среднее количество аминокислот, входящих в состав белков молока, приведено в табл. 5.
По данным проф. П.В. Кугенева, содержание аминокислот в белках значительно изменяется по сезонам года.