Ci sono due grandi categorie di proteine del latte che sono ampiamente definite dalla loro composizione chimica e dalle loro proprietà fisiche.
Il primo gruppo di proteine del latte sono le caseine e costituiscono le strutture più grandi nella parte fluida del latte – le micelle di caseina. Ogni micella di caseina è approssimativamente sferica e larga circa un decimo di micrometro. La famiglia delle caseine contiene fosforo e questo alto contenuto di fosfato della famiglia delle caseine le permette di associarsi con il calcio e formare sali di fosfato di calcio. Le caseine hanno una composizione di amminoacidi appropriata che è importante per la crescita e lo sviluppo dei piccoli che allattano. Collettivamente, costituiscono circa il 76% – 86% delle proteine del latte in peso.
Il latte contiene decine di altri tipi di proteine oltre alle caseine e tra cui gli enzimi. Queste proteine sono più solubili in acqua delle caseine e non formano strutture più grandi. Queste proteine rimangono sospese nel siero, rimanendo quando le caseine si coagulano in cagliata e sono chiamate collettivamente proteine del siero.
Altre proteine del siero sono le immunoglobuline (anticorpi presenti nel colostro) e le albumine del siero – una proteina del siero. Le proteine del siero includono anche enzimi, ormoni, fattori di crescita, trasportatori di nutrienti, fattori di resistenza alle malattie e altri. La famiglia delle proteine del siero è composta da circa il 50% di beta-lattoglobuline, 20% di alfa-lattoalbumina, lattoferrine, transferrine e molte proteine minori. Contengono anche una grande quantità di amminoacidi contenenti zolfo. Le proteine del siero di latte costituiscono circa il 20% delle proteine del latte in peso. La lattoglobulina è la proteina del siero di latte più comune con un ampio margine.