奶中主要的蛋白质是α－酪蛋白、β?酪蛋白、α?白蛋白和β?球蛋白。这些蛋白质在奶中约占总蛋白质的90％以上。所有这些蛋白质都是在乳腺分泌细胞内由游离氨基酸所合成的。奶中另一类蛋白质包括免疫球蛋白、血清蛋白和γ?酪蛋白复合物。它们都是由进入乳腺细胞的血液蛋白质所组成，在奶中未起变化。这些蛋白质不需要在乳腺细胞内由氨基酸合成。
  奶中蛋白质的含量较低，约占3．5％。而且同一种蛋白质总是由同一数量的氨基酸按同一顺序排列而组成的。此外，每一头个体母牛总是生产同样的蛋白质，但是这些蛋白质可能和同群其他母牛分泌的蛋白质不完全相同。现已得知，少数稀有的蛋白质仅在某些母牛、母牛家系或品种中才有。
  这些独特的乳蛋白质按其特定的氨基酸顺序合成是一种经过严格控制的过程。这一程与分泌细胞核有关，也就是说，指挥蛋白质合成的是基因，即DNA(去氧核糖核酸)。为了完成这一过程，细胞核内DNA的遗传信息被转录于RNA(核糖核酸、信息RNA或MRNA)上，然后移至内质网的核糖体上。在这里，mRNA把信息译成乳蛋白质特有的氨基酸顺序。  蛋白质的合成需要消耗能量，而能量来自三磷酸腺苷(ATP)分解为二磷酸腺苷(AMP)。ATP是由碳水化合物(主要是葡萄糖)和脂肪的氧化而产生的。因此，如在乳牛日粮中不提供适量的能量，就不能合成最适量的乳蛋白质。
乳蛋白质的合成过程，可简要地概括为如下三个反应步骤：
    第一步：乳腺分泌细胞中的氨基酸受到ATP的活化。
    AA+ATP?→AMP～AA+PP
    第二步：活化的氨基酸和转运RNA(tRNA)相结合。
    AMP?AA+tRNA?→AA～tRNA+AMP
在乳蛋白质的18种氨基酸中，每一种氨基酸都有它自己的活化酶和tRNA。氨基酸和tRNA结合的复合体从细胞质转运到核糖体上的信息RNA(mRNA)上去。
    第三步：由第三种叫核糖体的RNA(或rRNA)将氨基酸－tRNA复合体和mRNA连接起来，也就是tRNA把氨基酸运到mRNA的适当位置上排列起来。

                    核糖体
    (AA～tRNA) －??―――?→AA1?AA 2?AA 3?AA4……AAA
                    mRNA

  这样，氨基酸就一个个地按mRNA的特定顺序排列起来，组成氨基酸链，从而形成DNA所要形成的乳蛋白质。
  合成的蛋白胶粒由无核糖体的平滑内质网输送到高尔基体；高尔基体将乳蛋白胶粒装入小泡内，当小泡输送到乳腺分泌细胞膜上时，小泡破裂，将蛋白小粒注入乳腺泡腔内。