Los residuos de maíz son una materia prima lignocelulósica abundante y de bajo costo que proporciona una plataforma de carbono renovable para la producción de biocombustibles, bioplásticos y compuestos volátiles aromáticos de alto valor (CVA). El alcohol isoamílico, un importante CVA, tiene aplicaciones en las industrias de alimentos, cosméticos y biocombustibles. Este estudio evaluó la bioconversión de hidrolizados ácidos de mazorca de maíz en alcohol isoamílico y etanol. Se seleccionó la mazorca de maíz como materia prima debido a su alto contenido de hemicelulosa. Se utilizó un diseño Box-Behnken (BBD) para optimizar la hidrólisis con ácido fosfórico. El tratamiento óptimo (2.49% / HPO, 130 grados C, 120 min, tamaño de partícula de 1 mm) generó 19.79 g L de xilosa con 2.74 g L de ácido acético. Luego, se optimizaron la velocidad de agitación y la concentración de nitrógeno a través de un diseño compuesto central (CCD) en fermentaciones en medios sintéticos y basados en hidrolizados. El rendimiento específico de alcohol isoamílico después de 48 h de fermentación fue mayor en medio de hidrolizado (12.08 +/- 0.67 mg·g) que en medio sintético (8.274 +/- 0.83 mg·g). Los análisis de nitrógeno amino libre (FAN) y de proteínas intracelulares revelaron un mayor consumo de nitrógeno en la fermentación de medios sintéticos y una mayor producción de biomasa en medios de hidrolizado ácido. Además del alcohol isoamílico (33 mg·L) y etanol (10.18 g·L), se produjeron 1-butanol (61.2 mg·L), 1-propanol (13.25 mg·L) y acetaldehído (14.88 mg·L). Estos resultados demuestran el potencial de convertir la mazorca de maíz en productos de valor añadido.