El procesamiento de productos lácteos es uno de los sectores más contaminantes de la industria alimentaria, ya que causa contaminación del agua. Dadas las considerables cantidades de suero obtenidas a través de métodos tradicionales de producción de queso y cuajada, los fabricantes de todo el mundo enfrentan desafíos para su uso racional. Sin embargo, con el avance de la biotecnología, la sostenibilidad de la gestión del suero puede fomentarse aplicando cultivos microbianos para la bioconversión de componentes del suero, como la lactosa, en moléculas funcionales. El presente trabajo se llevó a cabo para demostrar la posible utilización del suero para producir una fracción rica en ácido lactobiónico (Lba), que se utilizó posteriormente en el tratamiento dietético de vacas lecheras en lactancia. El análisis utilizando cromatografía líquida de alta resolución con detección de índice de refracción (HPLC-RID) confirmó la abundancia de Lba en el suero procesado biotecnológicamente, correspondiente a 11.3 g L. La dieta básica de dos grupos de vacas lecheras, que involucraban nueve animales, razas Holstein negra y blanca o roja en cada uno, fue suplementada ya sea con 1.0 kg de melaza de remolacha azucarera (Grupo A) o 5.0 kg de la fracción líquida que contenía 56.5 g de Lba (Grupo B). En general, el uso de Lba en la dieta de las vacas lecheras durante el período de lactancia, equivalente a la melaza, afectó el rendimiento y las características de calidad de las vacas, especialmente la composición de grasa. Los valores observados del contenido de urea revelaron que los animales del Grupo B y, en menor medida, del Grupo A recibieron una cantidad suficiente de proteínas, ya que la cantidad de urea en la leche disminuyó en un 21.7% y un 35.1%, respectivamente. Después de seis meses del ensayo de alimentación, se observó una concentración significativamente mayor de aminoácidos esenciales (AAs), es decir, isoleucina y valina, en el Grupo B. El aumento porcentual correspondió al 5.8% y 3.3%, respectivamente. Se encontró una tendencia similar de aumento para los AAs de cadena ramificada, indicando un aumento del 2.4% en comparación con el valor inicial. En general, el contenido de ácidos grasos (FAs) en las muestras de leche se vio afectado por la alimentación. Sin referencia a la disminución de los FAs individuales, se lograron valores más altos de FAs monoinsaturados (MUFAs) a través de la suplementación de las dietas de las vacas en lactancia con melaza. En contraste, la inclusión dietética de Lba en la dieta promovió un aumento en el contenido de ácidos grasos saturados (SFA) y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) en la leche después de seis meses del ensayo de alimentación.