Proteini sudjeluju u gotovo svim procesima u organizmu, od građe do reprodukcije.
Oni kataliziraju važne reakcije u ljudskom organizmu, vežu mineralne tvari i vitamine, te stabiliziraju okus mlijeka i mliječnih proizvoda. Kazein je glavni protein mlijeka (čini oko 80% ukupnih proteina), a sastoji se iz αs1-kazeina, αs2-kazeina, β-kazeina i κ-kazeina.
Kazein, koji je u mlijeku u obliku većih koloidnih čestica, sadrži značajne količine kalcija i fosfata, a manje magnezija i citrata. Čestice kazeina nazivaju se kalcijev kazeinat fosfat
kompleks, a u mlijeku se nalaze u obliku micela. Nekazeinske frakcije proteina mlijeka ili sirutke se dijele u laktalbumine, laktoglobuline i proteozepeptone. Proteini sirutke su biološki najvrjedniji proteini. Nutritivna vrijednost proteina ovisi o udjelu različitih amino-kiselina što se apsorbiraju nakon probave u alimentarnom sustavu.
Proteini kozjeg mlijeka su probavljiviji od proteina kravljeg mlijeka i efikasnija je apsorpcija amino-kiselina (Park, 1994b). Količina ukupnih amino-kiselina podjednaka je u oba mlijeka. Ipak, udio histidina, arginina, cisteina, valina, leucina i asparagina je veći u kozjem mlijeku, dok je udio serina, tirozina i glutamina manji. Količina esencijalnih aminokiselina također je podjednaka u oba navedena mlijeka. Iako je biološka vrijednost ova dva mlijeka približno jednaka ipak analiza amino-kiselina pokazuje nešto veću količinu slobodnih amino-kiselina u kozjem mlijeku, a osobito slobodnih esencijalnih amino-kiselina.