El lactosuero es un subproducto de la industria quesera, el cual constituye entre el 80 y 90% del volumen de la leche procesada. Su alto contenido de materia orgánica, asociado principalmente a su contenido de lactosa, proteínas y grasas, lo convierte en un residuo de interés ambiental, por su elevado potencial contaminante cuando es desechado sin tratamiento, ocasionando alteraciones en suelos y cuerpos freáticos. Sin embargo, esta composición también lo convierte en un sustrato atractivo para su valorización biotecnológica mediante fermentación microbiana. En este marco, la presente investigación evaluó el uso de lactosuero crudo como fuente de carbono para la producción de acetato de isoamilo, un compuesto de interés industrial caracterizado por su aroma a plátano, empleando la levadura Kluyveromyces marxianus como biocatalizador. La investigación se llevó a cabo con el objetivo de disminuir la carga orgánica del lactosuero y simultáneamente obtener un producto de valor agregado. Se emplearon como precursores metabólicos el alcohol isoamílico y la L-leucina, compuestos involucrados en la ruta de Ehrlich la cual es responsable de la formación de alcoholes superiores y de ésteres volátiles. El proceso fermentativo fue optimizado a través de un diseño central compuesto rotable de superficie de respuesta, considerando como variables la concentración de los precursores y evaluando como respuestas la producción de acetato de isoamilo, el consumo de lactosa y la generación de biomasa. Los resultados demostraron que K. marxianus tuvo la capacidad de metabolizar y crecer eficientemente en el lactosuero sin necesidad de pretratamientos como la desproteinización, la clarificación o la concentración, reduciendo la cantidad de lactosa presente hasta en un 99.7%. Se observó que la adición de L-leucina favoreció significativamente la conversión de la lactosa y la producción de metabolitos secundarios, en comparación con el alcohol isoamílico exógeno, el cual mostró efectos inhibitorios a concentraciones iguales o superiores al 0.75%. Las condiciones óptimas de fermentación se determinaron con 0.267% (v/v) de alcohol isoamílico y 0.958 g/L de L-leucina, lo que resultó en la producción de 35 mg/L de acetato de isoamilo, verificada experimentalmente mediante cromatografía de gases. Asimismo, se llevó a cabo una fase de adaptación fisiológica de la levadura, la cual incrementó la tolerancia al estrés osmótico y mejoró la estabilidad metabólica, lo que permitió aumentar la síntesis de compuestos volátiles. Este método adaptativo permitió la modificación de la expresión de las enzimas alcohol acetiltransferasas sin necesidad de ingeniería genética, lo que brinda beneficios en términos biotecnológicos y regulatorios para su aplicación industrial. Los resultados obtenidos confirman que el lactosuero crudo tiene el potencial de ser un fermentativo viable para la obtención de bioaromas naturales, además representan una estrategia sustentable para mitigar su impacto ambiental. Finalmente, este estudio contribuye al desarrollo de tecnologías limpias fundamentadas en la economía circular, ya que transforma un residuo agroindustrial en un producto de alto valor comercial mediante procesos biotecnológicos sostenibles, estableciendo las bases para su aplicación a escala piloto o industrial en la producción de compuestos aromáticos.