В молоке содержится 85-89 % воды. Основным источником ее служит кровь, и только некоторая ее часть образуется в процессе синтеза веществ (при синтезе триглицерида выделяются три молекулы воды). Вода, входящая в состав молока и молочных продуктов, неоднородна но физико-химическим свойствам, и роль ее неодинакова. Большая часть воды молока (83,5-84 %) находится в свободном состоянии, т. е. может принимать участие в биохимических реакциях. Свободная вода молока представляет собой раствор различных органических и неорганических веществ (сахара, солей и пр.). Ее легко можно удалить при сгущении и высушивании молока.

Меньшая часть воды (3-3,5%) находится в связанном состоянии. Связанная вода (адсорбционно связанная вода) удерживается молекулярными силами около поверхности коллоидных частиц (белков, фосфолипидов, полисахаридов). Гидратация белковых молекул обусловлена наличием на их поверхности полярных групп (гидрофильных центров). К ним относятся карбоксильные, аминные, гидро-ксильные и другие группы. При адсорбировании диполи воды располагаются несколькими слоями вокруг гидрофильных центров белковой молекулы.

Связанная вода по своим свойствам отличается от свободной воды. Она не замерзает при низких температурах (ниже -40 °С), не растворяет соли, сахар и т. д. Связанную воду нельзя удалить из молока при высушивании.

По количеству связанной воды обычно судят о гидрофильности белков. На практике под понятием «гидрофильность белков» чаще понимают их способность связывать всю влагу (влагу первого и последующих слоев).

Особая форма связанной воды - химически связанная вода. Это вода кристаллогидратов, или кристаллизационная. В молоке кристаллизационная вода связана с кристаллами молочного сахара С₁₂ Н₂₂ О₁₁ • Н₂О.