우유는 유선에서 혈액으로부터 흡수된 영양소를 이용하여 합성된다. 일반적으로 우유1ℓ의 생산에 약 500ℓ의 혈액이 공급되어야 한다. 우유 내 광물질, 호르몬 및 면역단백질은 혈액으로부터 흡수되어 유선을 통해 변하지 않고 그대로 배출된다. 유단백질과 탄수화물은 혈액에서 공급된 전구물질에서 합성된다. 혈액에서 유래된 주요 우유합성 전구물질은 글루코즈(glucose), 아미노산, 지방산, 베타-하이드록시부틸산(β-hydroxybutyrate)와 염화나트륨(NaCl) 등이다.
유지방
유지방 합성의 주 전구물질은 반추위에서 생산되는 아세트산(acetate)과 부틸산(butyrate)으로, 전체의 약 50%를 차지한다. 그 외에 소장에서 흡수되는 지방산이 있는데, 사료의 지방에서 유래된 것이 40%이고 체지방에서 유래되는 것은 전체의 10% 미만이다. 유지방은 유선에서 지방산과 글리세롤(glycerol)으로부터 합성되지만, 아세트산이나 부틸산과 같은 휘발성지방산(VFA)으로부터 합성되는 지방산과 사료와 체지방으로부터 유래하는 장쇄지방산이 있다. 또 글리세롤은 반추위에서 생산되는 프로피온산, 젖산 또는 글루코즈 등으로부터 만들어진다.
락토즈
락토즈(Lactose; 젖산분해효소)합성에 필요한 글루코즈는 반추위로부터 흡수된 프로피온산이나 젖산, 그리고 소장에서 흡수된 아미노산을 원료로 간에서 생합성 된다. 락토즈합성에는 두 분자의 글루코즈가 필요하며, 한 분자는 갈락토즈로 전화된 후 락토즈로 합성된다. 락토즈는 우유 내 가장 변화가 없는 성분(약 4.5%)으로, 우유합성 및 분비과정에 있어 주요 기능은 삼투압을 유지시키는 것이다. 따라서 락토즈의 합성을 유량과 밀접한 관계가 있어서 락토즈의 합성, 즉 글루코즈의 공급이 감소하면 유량이 감소하고, 역으로 락토즈의 합성과 글루코즈의 공급이 증가하면 유량이 증가한다.
유단백
유단백질은 혈액으로부터 공급되는 아미노산을 원료로 하여 유선에서 합성된다. 아미노산의 공급은 혈액에서 유선으로 직접 유입되는 것과, 유선 내에서 합성 또는 전변되는 것 두 종류가 있다. 케이신(Casein), 락토알부민(lactoalbumin) 및 락토글로불린(lactoglobulin)은 유선세포에서 유리아미노산을 원료로 합성된 단백질이며, 이뮤노글로불린(immunoglobulin)과 혈청 알부민(serum albumin)은 혈액과 우유에 동일하게 함유되어 있어 혈액에서 유선으로 직접 이행된 것이다.
유단백질은 단백질과 에너지의 공급량에 영향을 받는다. 우선, 단백질의 충족률이 100% 이하인 경우에 사료단백질의 공급량을 늘리면 유단백질률이 높아지지만, 충족률이 100% 이상일 때는 단백질의 공급량이 증가해도 유단백질 함량은 증가하지 않는다.
광물질
우유 중 광물질은 혈액 중의 광물질이 이행된 것이다. 유즙의 광물질 조성은 항상 일정하게 유지되는데, 유선 상피세포에 어떤 조절기구가 존재하기 때문으로 추정된다. 비타민도 유선에서 합성되는 것은 아니고 혈액 중에 있는 것이 이행된 것이다. 우유의 비타민 함량은 사료 내 함량에 의해 영향을 받는다.
