La leche de la vaca está constituida por agua (90%), grasa, proteínas, lactosa, minerales vitamias y otros componentes minoritarios como enzimas, urea y sustacias nitrogenadas, cuyo contenido varía de la región de procedencia de la leche.
En climas fríos presenta un mayor contenido de grasa y el porcentaje de proteína es mas elevado cuando las crías presentan alta tasa de crecimiento. . A su vez, la cantidad de agua presente en la leche está regulada por la cantidad de lactosa sintetizada en las células secretoras de la glándula mamaria.
El valor energético de este alimento depende fundamentalmente del contenido de grada. Por ello, un vaso de leche entera de vaca aporta una medida de 131.8 kcal, lo que supone aproximadamente 6-7% de las necesaidades calóricas del ser humano
La leche es un alimento de alto valor nutritivo que guarda un buen equilibrio en cuanto a sus macronutrientes. En cuanto a su contenido en minerales, es una de las principales fuentes de calcio, que junto con la vitamina D y la lactosa, favorece una absorción más completa. También tiene fósforo, magnesio, potasio, cinc y yodo (según la alimentación de las vacas). Es deficitaria en hierro.
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Las vitaminas B1, B2, B3, B12, A, D y E se encuentran en buenas cantidades. También contiene pequeñas cantidades de ácido fólico.
La composición grasa de la leche está representada mayoritariamente por triglicéridos (con ácidos grasos de cadena corta y media que la hacen más digestible), fosfolípidos y lípidos insaponificables, entre los que destacan el colesterol, pigmentos (sobre todo carotenoides), antioxidantes (tocoferoles) y ácido linoleico conjugado (con posible acción anticancerígena).
El principal hidrato de carbono en su composición es la lactosa (40-50 g/l), lo que la convierte en un alimento a evitar en caso de intolerancia a la lactosa