一般情况下，牛奶中脂肪含量约为4-5% （由不同类型的脂肪复合而成），以脂肪球的形式存在于牛奶中，大小约0.1-10微米不等。以甘油三酯（triglyceride)为核心，周围包裹着一层由蛋白质、磷脂以及甘油酯组成的薄膜。这种自然而成的牛奶脂球膜能有效防止牛奶脂肪氧化或走味。

　　

　　牛奶中的蛋白质

　　

　　牛奶的蛋白质分为两个种类-- 酪蛋白和乳清蛋白，它们出现于脂肪球薄膜的表层。牛奶中3-4%的脂肪中，酪蛋白就占了其中的80%，主要以100-200纳米大小的颗粒形式出现，叫做酪蛋白胶粒，其中包含了成千上万的酪蛋白分子，磷酸钙，以及水。另一方面，占20%的乳清蛋白在牛奶中主要以单独形式或小团聚集出现。然而，乳清蛋白容易在牛奶加热时大量聚集；采用商业上广泛应用的巴氏杀菌法就能避免这个问题（72℃，15秒），但使用UHT（140℃，5秒）和灭菌法（115℃，10分钟）的话，牛奶加热时极易导致乳清蛋白聚集。这些蛋白质的聚集会给牛奶带来额外的粘稠度。

　　

　　均质工艺（homogenization)

　　

　　牛奶加工经常会使用到均质工艺，用以减轻牛奶脂肪球的乳化作用（creaming,牛奶储存时表层形成的乳油层）。乳化作用产生是由于牛奶脂肪密度过低造成的。通过缩减脂肪球大小，均值工艺减缓了乳化作用的进程。均质过程中，牛奶会通过一个高压小阀门，脂肪球被破碎、细小化。这样，液体表面的脂肪球数量增加，蛋白质被表层的脂肪球吸收了。

　　

　　牛奶奶泡：蛋白质增强奶泡稳定性

　　

　　正像同质工艺能够增强牛奶脂肪球表层的稳定性一样，蛋白质对打发的牛奶、鲜奶油，及冰淇淋中的气泡表层的稳定性也起到关键作用。空气通过搅打或注入（蒸汽），在空气和液体间形成一个不稳定的界面, 这就需要表面活性成分（由蛋白质构成）的吸附。蛋白质吸附在气泡表层来增加稳定性。一般牛奶中蛋白质含量都足够满足奶沫稳定性的需求（占牛奶3.5%的蛋白质，只需其中的5%就足够了）。牛奶蛋白质中，酪蛋白被发现优先吸附于气泡界面。牛奶蛋白质形成的稳定表层，形成了稳定的奶沫。然而，奶沫稳定性最终渐消，泡沫中的液体溢出，邻近的气泡彼此合并，变成越来越大的气泡，最终塌陷。

　　

　　牛奶奶沫：脂肪摧毁稳定性

　　

　　除了正常消泡外，还有一系列与牛奶品质、组成物、处理方法相关的因素对奶沫带来影响。在许多情况下，这跟牛奶脂肪相关。以物理的角度看，脱脂奶在打发奶沫上是非常理想的，它却缺乏足够的风味和口感，这就迫使一定的脂肪量成为必须。然而，脂肪含量的提升却让奶泡打发能力和稳定性大大下降。脂肪对奶泡稳定性的影响在10-40℃时最为明显。这个温度范围里，牛奶脂肪球在奶泡打发过程中失去稳定性，使得脂肪球中的液体脂肪从膜中流出。加温至40℃，所有牛奶脂肪将融化，若以植物油替代，或使用均质工艺将牛奶脂肪球细小化以增强稳定性，就能帮助克服天然牛奶脂肪球对牛奶发泡带来的负面影响。

　　

　　牛奶品质对起泡的影响

　　

　　脂肪酶引起的酶催降解作用也是牛奶脂肪相关的一个值得考虑的方面，这导致表面活性单脂肪酸甘油酯（surface-active mono-and diglycerides) 的生成，替代牛奶蛋白质吸附于气泡表层。最终，气泡变得不稳定。脂解作用也会带来腐臭味，因此，防止脂解作用的产生是极为重要的。这应该是整个乳品供应链的责任。从生鲜牛奶的品控开始，若脂肪球破坏，脂肪酶活性也会增强。牛奶的脂肪酶在巴氏杀菌下很容易失去活性。然而，脂肪酶也可能因细菌而产生。与细菌不同的是，脂肪酶在一些情况下可以耐热，甚至在UHT和杀菌法下亦可存留。因此，由于脂肪酶在热处理过程中只能部分被杀灭，因当不惜一切代价避免牛奶被污染。

　　

　　牛奶热处理的影响

　　

　　虽然热处理对起泡性和奶泡稳定性影响很小，但出于产品质量、产品安全以及风味，也需对它进行考量。巴氏消毒、杀菌、以及UHT处理法都有其特别的风味特征，可能受到全球不同区域的喜爱或讨厌。在习惯使用巴氏消毒或鲜牛奶的地区，UHT处理法和灭菌法（尤其是后者）中的“烹煮味”和硫磺味通常不受人们欢迎。另一方面，在不大饮用鲜牛奶的地区，人们会认为巴氏消毒的牛奶口味过于平淡缺乏风味，他们反而会喜欢“烹煮味”。

　　

　　牛奶的选用和生产对奶沫打发的影响是个极为复杂的过程，需要仔细的权衡利弊。一方面是牛奶品质及品质稳定性，另一方面是发泡及发泡稳定性。然而，对消费者来说，质地、风味和口感才接受产品的关键点，这对任何含有牛奶的咖啡中都是最重要的考量。