Mléko tvoří polydisperzní systém, všechny druhy disperze jsou v rovnováze. Jakýkoliv zásah do rovnováhy znamená rozpad celého systému. Tato změna je nevratná. Ve formě pravé disperze jsou dokonale rozpuštěné látky s malými molekulami – laktóza a minerální látky. Koloidní disperzi tvoří bílkoviny mléka a některé soli (fosforečnan vápenatý, citronan vápenatý). Bílkoviny mají náboj, díky kterému se odpuzují a zároveň udržují rozptýlené v roztoku – tvoří sol. Při ztrátě náboje se bílkoviny shlukují a vysráží. Hrubou disperzi tvoří mléčný tuk, který je ve mléce rozptýlen ve formě tukových kuliček (tvoří emulzi). Při delším stání se kuličky shlukují a migrují k hladině.

Voda mléka je ve formě volné – tvoří rozpouštědlo (většina vody), dále hydratační – je vázána na koloidy a ve formě krystalické – chemicky vázaná na minerální látky a laktózu.

Laktóza je oligosacharid mléka, je tvořena galaktózou a glukózou, které jsou spojeny 1,4-ß- glykosidickou vazbou. Tvoří dva anomery α a ß, které se liší rozpustností a optickou otáčivostí. Při 20 °C je poměr α : ß = 1 : 1,59. V krystalickém stavu se vyskytuje jako monohydrát. Méně rozpustná α forma krystalizuje z přesyceného roztoku při teplotách pod 95 °C. Z technologického hlediska je krystalizace laktózy důležitá při výrobě zahuštěných slazených mlék, kdy nesprávně vedená krystalizace je původcem vad výrobků, a při skladování sušených mlék je důvodem tvrdnutí prášku.

Nepravá – při záhřevu mléka nad 70 °C, mléčný cukr reaguje s bílkovinami mléka (Maillardovy reakce) za vzniku melanoidů (polymerní sloučeniny hnědé až černé barvy) a mění se barva mléka až na světle hnědou. Projevuje se zejména u zahuštěného sterilovaného mléka v plechovkách.

Pravá – při záhřevu nad 170 °C, vzniká hnědý laktokaramel. Intenzita barvy závisí na teplotě a délce záhřevu.

Rozklad může být technologicky žádoucí – využívá se při výrobě, nebo nežádoucí – způsobuje vady výrobků.

Ze složitých lipidů jsou ve mléce fosfatidy, cerebrosidy, sulfolipidy, tukové deriváty, látky tukům podobné a v tucích rozpustné (barviva, steroly, karotenoidy, vitamíny).

Nasycených mastných kyselin (palmitová, myristová, stearová) obsahuje mléčný tuk 53 – 72 %, nenasycených (olejová, myristoolejová, palmitoolejová) 26 – 42 %, polynenasycených (linolová, linolenová, arachidonová) 2 – 6 %.

Mléčný tuk je mléce ve formě tukových kuliček o velikosti 0,1 až 22 μm a tvoří emulzi olej ve vodě. Velikost tukových kuliček ovlivňuje stádium laktace, plemeno dojnice, krmivo a způsob ošetření mléka. Jádro tukové kuličky tvoří TAG (triacylglyceroly), na povrchu je tenká dvojmembrána složená zejména z fosfolipidů a jednoduchých bílkovin. Fosfolipidy snižují povrchové napětí a umožňují vznik emulze. Bílkoviny mají silný hydratační charakter a vytváří vodní obal. Ve vodní vrstvě jsou některé enzymy a minerální látky (hlavně těžké kovy). Na povrchu kuličky je záporný náboj, díky kterému se kuličky odpuzují. Měrná hmotnost tuku je při 20 °C 0,92 – 0,94 g·cm^-3, teplota tání 27 – 40 °C, teplota tuhnutí 17 – 24 °C. Mléčný tuk má nažloutlou barvu, která je způsobena přítomností karotenoidů v krmivu.

Je způsobeno lipázami, které mohou pocházet přímo z vemene, nebo jsou tvořeny mikroorganizmy ve mléce. Mléčný tuk se rozkládá na glycerol a volné mastné kyseliny. To se projeví zvýšenou kyselostí tuku a zápachem. Uvolněné kyseliny podléhají nejčastěji oxidaci za vzniku ketonů.

Je oxidace nenasycených mastných kyselin. Může být vyvoláno enzymy, ale častěji se jedná o chemickou reakci. Reakci urychluje vzdušný kyslík, zvýšená teplota, UV paprsky, přítomnost těžkých a barevných kovů. Jde o řetězovou reakci, která se nedá zastavit.

V molekule obsahují N, C, O, H a S, popřípadě nebílkovinnou složku – kyselinu fosforečnou, cukry a tuky. Základem jsou α-aminokyseliny spojené peptidickou vazbou. Jsou plnohodnotné z hlediska výživy, výrazně ovlivňují technologii zpracování mléka a mléčných výrobků. Ve mléce jsou ve formě koloidní. Micela bílkovin nese slabě záporný náboj. Při pH izoelektrického bodu se mění vlastnosti bílkovin. Micely se k sobě přibližují a koagulují. Při dalším poklesu pH bílkoviny začínají hydratovat, získávají kladný náboj a vznikají rozpustné acidkaseinany. Roztoky bílkovin silně pění, jsou povrchově aktivní a adsorbují se na rozptýlené složky mléka. Bílkoviny mléka rozdělujeme na dvě základní skupiny:

Ostatní bílkovinné látky jsou tvořeny enzymy, lipoproteiny a minoritními bílkovinami. Obsah bílkovin ovlivňuje věk dojnice, genetika, plemeno, krmivo, stádium laktace apod.

Je velmi citlivý k vápenatým iontům, se kterými se sráží. Má molekulovou hmotnost 30 000 Da a pH izoelektrického bodu 4,4. Tvoří asi 40 % z obsahu kaseinu a je jeho hlavní frakcí.

Pozn.: Da je zkratka jména Dalton, jedná se o jednotku molekulové hmotnosti. Atomová hmotnostní konstanta činí jednu dvanáctinu atomové hmotnosti uhlíku ${}_{\text{6}}{}^{\text{12}}\text{C}$ , 1 Da = 1,66 · 10^-27 kg.

Je citlivý k vápenatým iontům. Je to druhá nejvíce zastoupená frakce (25 %). Hodnota pH izoelektrického bodu je 4,9, molekulová hmotnost 24 000 Da.

Tvoří ochranný koloid, není citlivý k vápníkovým iontům. V kaseinu mléka je zastoupen asi 15 %, hodnota pH izoelektrického bodu je 3,7. V molekule obsahuje i sacharidovou složku a sirné aminokyseliny. K denaturaci kaseinu dochází při srážení syřidlem, srážení kyselinami, srážení vysolováním a vločkováním organickými rozpouštědly. Nežádoucí změny nastávají při koagulaci teplem nebo při rozpouštění zmrzlého mléka – tvoří vločky.

Má molekulovou hmotnost asi 35 000 Da, pH izoelektrického bodu 5,3, ve vodě je nerozpustný. Při teplotě nad 80 °C se sráží ve formě vloček okem neviditelných, odhalí se SH skupiny aminokyselin a vzniká vařivá příchuť mléka. SH skupiny mají schopnost vázat stopová množství těžkých kovů (hlavě mědi) a blokují jejich katalytickou schopnost, zabrání tak oxidaci tuků. Při záhřevu tvoří komplex s α-laktalbuminem a κ-kaseinem, čímž zvyšuje termostabilitu mléka a zhoršuje syřitelnost.

Rozpouští se vodě, má pH izoelektrického bodu 5,1. Obsahuje hodně cysteinu a kyseliny asparagové. Účastní se biosyntézy laktózy v mléčné žláze.

Přechází do mléka z krevního séra. Jeho podíl tvoří 6 až 10 % z jednoduchých bílkovin. Jeho větší tvorba je podmíněna zánětem mléčné žlázy.

Jsou vysokomolekulární bílkoviny, dobře rozpustné ve slabém roztoku chloridu sodného, jejich pH izoelektrického bodu je 5,6 až 6. Ve mléce je jich 0,06 %, v mlezivu a u nemocné dojnice je podíl až 8 %. Zajišťují přenos imunity z dojnice na tele.

Hlavní podíl z celkového obsahu minerálních látek tvoří K₂O (asi 25 %), CaO (22 %), P₂O₅ (25 %), Na₂O (8 %), MgO (3 %), chloridy (14 %) a siřičitany. Ze stopových prvků je ve mléce obsaženo Fe, Cu, Zn, Al, I, S, Mn, B, Si aj.

Minerální látky jsou ve formě pravého roztoku nebo koloidního, případně jsou vázány na bílkoviny mléka. Jsou důležité z hlediska výživy, stabilizují koloidní stav bílkovin a působí jako pufry.

Ve mléce najdeme všechny vitamíny důležité pro vývoj člověka. Rozpustné v tucích: A, D, E, K a esenciální polynenasycené mastné kyseliny, a rozpustné ve vodě: C, komplex B. Teplem dochází k jejich poškození. Ovlivňují redoxní potenciál mléka, působí jako antioxidanty, jsou růstovými látkami pro mikroorganizmy, mohou svými barevnými složkami ovlivňovat kvalitu mléčných výrobků.

Měrná hmotnost nejméně 1 028 g/l.

Obsah bílkovin nejméně 28,0 g/l.

Obsah tukuprosté sušiny nejméně 8,50 %.

Bod mrznutí – minus 0,515 °C a nižší.

Dynamická viskozita plnotučného mléka – kolísá v rozmezí 1,6 – 2,5 Pa·s.

Povrchové napětí mléka – energie potřebná k vytvoření co nejmenšího povrchu kapaliny, při 20 °C je asi 47 · 10^-3 N/m.

Bod varu mléka – 100,16 °C, je zvyšován obsahem laktózy a solí, které tvoří pravé roztoky.

Elektrická vodivost – je způsobena rozpustnými (a pohyblivými) ionty mléka. (47 · 10^-4 S), její zvýšení je signálem, že se jedná o mléko od nemocné dojnice.

Chemická reakce čerstvého mléka je vždy kyselá. Podílejí se na ní především bílkoviny, kyselé soli a oxid uhličitý.

Titrační kyselost 6,2 – 7,8 SH.

Aktivní kyselost – pH 6,4 až 6,8.

Obsah mikroorganizmů v 1 ml syrového kravského mléka při 30 °C 10⁵ KTJ (kolonie tvořící jednotku). Počítá se klouzavý geometrický průměr za dvouměsíční období, alespoň dva vzorky za měsíc.

Obsah somatických buněk v 1 ml kravského mléka 4 · 10⁵. Počítá se klouzavý geometrický průměr za tříměsíční období, alespoň jeden vzorek za měsíc.

Koliformní bakterie (CB) – do 1 000 mikroorganizmů v 1 ml mléka.

Psychrotrofní mikroorganizmy (PTM) – do 50 000 mikroorganizmů v 1 ml mléka.

Termorezistentní mikroorganizmy (TRM) – do 2 000 mikroorganizmů v 1 ml mléka.

Sporulující anaerobní bakterie (SAB) – negativní průkaz sporotvorných anaerobních bakterií v 0,1 ml mléka.