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牛乳的蛋白质主要是含磷蛋白质——酪蛋白(Casein)，含率平均2．9%；还含白蛋白及球蛋白。此3种蛋白质都含全部必需氨基酸。牛乳的脂肪主要是棕榈酸、硬脂酸的甘油酯，也含少量低级脂肪酸如丁酸、己酸、辛酸等；此外，还含少量卵磷脂(0．49～0．058%)、胆甾醇、色素等。牛乳中的糖主要是乳糖。牛乳中的灰分除Ca、P、Fe、外，尚有Mg、K、Na、硫酸根等。 
牛奶和乳品是钙、完全蛋白和维生素B2的极佳来源。牛奶中还含有磷、维生素B1、B6、B12等，不过铁和维生素C的含量极微。每天喝3杯牛奶，就可提供成人所需的钙；儿童和青春期少年每天需要4～5杯。牛奶可利用的形式有好几种。大部分牛奶都需要高温杀菌，以防止牛奶造成的疾病之蔓延。其方法是先将牛奶加热至很高温度，然后再急速冷却。均质牛奶则是将其脂肪成分彻底分成微小粒，因此比非均质牛奶更容易消化。全脂牛奶约含有5％的脂肪；脱脂牛奶是将其中的脂肪除去。强化牛奶是添加一两种营养素，通常是添加维生素A和D。低脂牛奶和脱脂牛奶若无特别添加营养，通常仅含极少的维生素A和D，因为除去脂肪时也剔除了这类脂溶性维生素；不过，其中仍富含蛋白质、钙和维生素B2。对牛奶过敏的人可以改喝无脂的酸乳、羊奶、酸乳酪和豆浆等。不过豆浆的营养价值对成长期的青少年而言，不如牛奶，因其中钙和磷含量较低。无脂的酸乳是由制造奶油过程中的残渣提炼而来的，但市场上的无脂酸乳，都是以细菌培养方式制造的，是在脱脂牛奶中添加无害的细菌。脱水乳是将全脂牛奶中所含水分除去一半，炼乳除去水分后，再添加糖；奶粉则是将全脂牛奶中的水分脱干95％～98％；无脂奶粉则是将脱脂牛奶的水分除去。牛奶是廉价而又富营养的饮品。由于牛奶含有许多氨基酸，可以促进身体发育。牛奶是廉价而又富营养的饮品。由于牛奶含有许多氨基酸，可以促进身体发育。虽然牛奶本身含有一定的胆固醇，但它所含的一种酸，能够降低血液中的胆固醇物质，对肝脏制造胆固醇的抑制作用，大大超过牛奶本身所带入人体的胆固醇。所以喝牛奶不仅不会增加人体内血液中的总胆固醇量，相反还会降低胆固醇量。此外，仅喝牛奶也不至于胖。因为牛奶的成分，其中80％是水奶分，并且热量也不特别高。一瓶200克的牛奶，仅有118千卡的热量，这个数值和一瓶果汁大概相同。发育中的儿童和青少年，常喝牛奶对身高的增长有帮助。至于怎样喝牛奶才容易吸收其营养的问题，有些人喜欢早上空腹喝一杯鲜奶，尤其是小孩子起床过迟，赶不及吃早餐的，就匆忙喝一杯牛奶，以为就可解决饥饿并滋补身体。其实，这种喝法很不科学。牛奶虽含有丰富的蛋白质，但是，供给人体热能的重要来源是碳水化合物，其次是脂肪，最后才是蛋白质。当空腹喝牛奶时，只能够使得牛奶代替淀粉类食物，作为热量来消耗。这样，对含有极丰富蛋白质和其他营养素的牛奶来说，就显得没有实用价值了。根据实验研究：最科学的饮用方法，要在淀粉类食品作为热量来源的基础上喝才最适当。或在早餐后1小时再喝，不可只喝牛奶，也要同时进食一些零食，如饼干或面食之类富含淀粉的食物，牛奶在胃内停留的时间较长，与胃液发生充分的酶解作用，于是可使牛奶中丰富的营养被完全吸收。
