К первой основной группе относится казеин, содержащий 4 фракции и их фрагменты. Вторая группа представлена сывороточными белками - β-лактоглобулином, α-лактоглобулином, иммуноглобулинами и альбумином сыворотки крови. Кроме того, в нее входят лактоферрин и некоторые другие, так называемые минорные, белки. К третьей группе относятся белки оболочек жировых шариков, составляющие всего около 1% всех белков молока.

Основная часть белков молока (78-85%) представлена казеинами (казеином). Благодаря использованию современных методов биохимического анализа белков, в том числе электрофореза в различных средах, стал известен состав компонентов (фракций) казеина, а также генетические варианты главных компонентов.

Компонентами сывороточных белков являются β-лактоглобулин и α-лактоглобулин, а также альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, протеозо-пептоны и лактоферрин.

К белкам молока следует отнести ферменты, некоторые гормоны (пролактин и др.) и белки оболочек жировых шариков. Казеины являются пищевыми белками. Они максимально расщепляются пищеварительными протеиназами в нативном состоянии, в то время как обычно глобулярные белки приобретают эту способность только после денатурации. Казеины обладают свойством свертываться в желудке новорожденного с образованием сгустков высокой степени дисперсности. Кроме того, они являются источником кальция и фосфора, а также целого ряда физиологических активных пептидов. Так, при частичном гидролизе Ϟ-казеина под действием химозина в желудке освобождаются гликомакропептиды, регулирующие процесс пищеварения (уровень желудочной секреции). Физиологическая активность присуща и растворимым фосфопептидам, образующимся при гидролизе Ϟ-казеина.

Не менее важными биологическими функциями обладают сывороточные белки. Иммуноглобулины выполняют защитную функцию, являясь носителями пассивного иммунитета, лактоферрин и другой белок – лизоцим, относящийся к ферментам молока, обладают антибактериальными свойствами. Лактоферрин и β-лактоглобулин выполняют транспортную роль – переносят в кишечник новорожденного железо, витамины и другие важные соединения.

Сывороточный белок α-лактоглобулин имеет специфическую функцию: он необходим для процесса синтеза лактозы.