10.12804/revistas.urosario.edu.co/empresa/a.15010

ARTÍCULO DE REVISIÓN

Valorización del lactosuero:
tendencias para la mitigación del impacto ambiental del sector quesero

Whey Valorization:
Trends for Mitigating the Environmental Impact of the Cheese Sector

Valorização de leite:
tendências para a mitigação do impacto ambiental do setor queijeiro

Carlos Alberto Sánchez Perdomo ¹
Tito Morales Pinzón ²

¹ Universidad Tecnológica de Pereira (Colombia).
  0000-0002-0532-3576
  carlosalberto.sanchez@utp.edu.co

² Universidad Tecnológica de Pereira (Colombia).
  0000-0003-3156-2252
  tito@utp.edu.co

Fecha de recepción: 10 de noviembre de 2024
Fecha de aceptación: 6 de octubre de 2025

Para citar este artículo: Sánchez Perdomo, C. A., & Morales Pinzón, T. (2026). Valorización del lactosuero: Tendencias para la mitigación del impacto ambiental del sector quesero. Universidad y Empresa, 28(50), 1-38. https://doi.org/10.12804/revistas.urosario.edu.co/empresa/a.15010

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Resumen

Objetivo: este artículo presenta un estudio de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva (VTeIC) centrado en las tendencias en la valorización del lactosuero.
Metodología: la identificación de factores críticos de vigilancia para el contexto de la industria láctea colombiana, análisis de publicaciones científicas en Scopus y revisión de patentes en Patentscope, a partir de productos, tecnologías y métodos en este campo.
Resultados principales: se muestran clústeres temáticos de investigación que incluyen desarrollo de biopelículas, bebidas, bioetanol, biopolímeros y galacto-oligosacáridos. Los desarrollos se centran en métodos de ultrafiltración, hidrólisis y fermentación, usando microrganismos, extracción de proteínas y mezclas con otros productos, como frutas, plantas y cereales. Asimismo, el análisis de patentes destaca una tendencia hacia la producción de bebidas proteicas obtenidas a través de fermentación y ultrafiltración.
Conclusión: el estudio hizo hincapié en la importancia de la valorización del lactosuero dentro de la economía circular y la sostenibilidad, al tiempo que identificó limitaciones como la necesidad de ampliar el análisis a otros contextos geográficos.

Palabras clave: lactosuero; industria láctea; subproductos lácteos; valorización del lactosuero; vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva.

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Abstract

Objective: This article presents a study on Technological Surveillance and Competitive Intelligence (TSeCI) focused on identifying trends in whey valorization.
Methodology: Through the identification of Critical Surveillance Factorsfor the context of the Colombian dairy industry, analysis of scientific publications in Scopus, and review of patents in Patentscope, products, technologies, and methods in this field were identified.
Key findings: Show research thematic clusters that include the development of biofilms, beverages, bioethanol, biopolymers, and galacto-oligosaccharides. The developments are carried out mainly through ultrafiltration, hydrolysis, and fermentation methods, using microorganisms, protein extraction, and mixtures with other products such as fruits, plants, and cereals. Likewise, the patent analysis highlights a trend towards the production of protein beverages obtained through fermentation and ultrafiltration using microorganisms and mixtures with other products.
Conclusion: The study emphasizes the importance of whey valorization within the circular economy and sustainability, while identifying limitations such as the need to expand the analysis to other geographical contexts.

Keywords: whey; dairy industry; dairy byproducts; whey valorization; technological surveillance and competitive intelligence.

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Resumo

Objetivo: Este artigo apresenta um estudo de Vigilância Tecnológica e Inteligência Competitiva centrado na identificação de tendências na valorização do soro lácteo.
Metodologia: A partir da identificação de fatores críticos de vigilância no contexto da indústria láctea colombiana, da análise de publicações científicas na Scopus e da revisão de patentes no Patentscope, identificaram-se produtos, tecnologias e métodos nesse domínio.
Principais resultados: Evidenciam clustes temáticos de pesquisa que incluem o desenvolvimento de biopelículas, bebidas, bioetanol, biopolímeros e galacto-oligossacarídeos. Os avanços ocorrem principalmente por métodos de ultrafiltração, hidrólise e fermentação, utilizando microorganismos, extração de proteínas e combinações com outros produtos, como frutos, plantas e cereais. Além disso, a análise de patentes aponta uma tendência para a produção de bebidas proteicas obtidas por fermentação e ultrafiltração, empregando microorganismos e misturas com outros ingredientes.
Conclusão: O estudo enfatiza a importância da valorização do soro lácteo no âmbito da economia circular e da sustentabilidade, ao mesmo tempo que identifica limitações, como a necessidade de expandir a análise a outros contextos geográficos.

Palavras-chave: soro lácteo; indústria láctea; subprodutos lácteos; valorização do soro lácteo; vigilância tecnológica e inteligência competitiva.

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Introducción

La vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva en el ámbito de la investigación científica

La vigilancia tecnológica se refiere a un proceso sistemático de recolección, análisis, monitoreo y difusión de información relevante sobre el entorno tecnológico; mientras que la inteligencia competitiva se centra en el análisis de la información para identificar las estrategias y acciones de otros actores en el entorno de interés (Alzate et al., 2012). La vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva (VTeIC) es un componente importante en el ámbito de la investigación científica, donde la necesidad de anticipar y comprender los cambios tanto del entorno tecnológico como de los demás investigadores resulta importante para gestionar la investigación (Ramírez et al., 2012).

A través de la VTeIC se identifican tendencias emergentes, nuevas tecnologías y oportunidades de colaboración, así como se evalúa el posicionamiento de las investigaciones y las posibles barreras de entrada en el contexto científico (Marulanda et al., 2016). De esta manera, los investigadores pueden reconocer nuevas áreas de investigación, identificar oportunidades y mantenerse a la vanguardia de su disciplina. Además, al comprender mejor el panorama competitivo, los investigadores están en capacidad de evaluar el posicionamiento de su investigación en relación con la de otros actores de su mismo campo de actuación y, en consecuencia, ajustar su enfoque (Back et al., 2015).

Adicionalmente, los investigadores pueden identificar áreas de investigación prometedoras y cambios en las políticas científicas que les permita tomar decisiones informadas sobre la asignación de recursos y la formulación de estrategias de investigación (Ramos & Vásquez, 2022). Al analizar las actividades y capacidades de otros actores en su mismo campo de acción, es posible identificar socios para proyectos de investigación conjunta, intercambio de conocimientos o acceso a recursos complementarios, lo que contribuye a fomentar la colaboración interdisciplinaria y la creación de redes de investigación (Concha et al., 2022). En un mundo cada vez más interconectado, es esencial la colaboración entre investigadores de diferentes disciplinas y organizaciones para abordar los desafíos científicos y tecnológicos complejos (Escobar, 2010).

La investigación científica no opera aisladamente, sino que está inmersa en un entorno dinámico y complejo, donde factores externos, como los avances tecnológicos, los cambios regulatorios y las actividades de otros investigadores, repercuten de manera significativa en los proyectos de investigación (García et al., 2019). La VTeIC reconoce la interconexión y la interdependencia de los diferentes elementos del ecosistema científico, adoptando una perspectiva más amplia que considera factores contextuales, lo que permite a los investigadores anticiparse a los cambios, adaptar sus estrategias de investigación y, en consecuencia, maximizar así su impacto y relevancia en el campo científico (Tofiño-Rivera et al., 2017).

La VTeIC evoluciona como un método dinámico que va más allá de la mera recopilación de datos y análisis de otros actores, en la medida en que la tecnología avanza y surgen nuevas perspectivas que enriquecen su comprensión y aplicación en la investigación científica (Silva et al., 2019). Una de las tendencias emergentes en el campo de la VTeIC es la integración de técnicas avanzadas de análisis de datos e inteligencia artificial, el big data y el aprendizaje automático, con los cuales los investigadores aprovechan grandes volúmenes de datos para identificar patrones, correlaciones y señales débiles que podrían pasar inadvertidos con métodos tradicionales (Adamopoulos et al., 2023). Al aplicar algoritmos de análisis predictivo y minería de textos a fuentes de información tanto estructuradas como no estructuradas, los investigadores pueden obtener perspectivas más profundas y contextuales sobre el entorno tecnológico y competitivo, que les permite tomar decisiones estratégicas en su investigación (Cuello & Montenegro, 2021).

Relevancia de los estudios de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva en la industria quesera

En una industria como la quesera, donde la competencia y la demanda de soluciones a diferentes problemáticas son altas, la aplicación de VTeIC se convierte en un diferenciador clave para mejorar la eficiencia operativa y fomentar la sostenibilidad (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural et al., 2008). La valorización del lactosuero, un subproducto abundante en la industria quesera, presenta un desafío significativo y una oportunidad estratégica, teniendo en cuenta que tradicionalmente ha sido considerado un residuo. El lactosuero ha sido subestimado en términos de su potencial económico y funcional (Torres-Martínez et al., 2020); sin embargo, mediante la VTeIC, es posible hallar alternativas para transformar subproductos de las industrias en una fuente importante para nuevos productos, que generen no solo beneficios económicos, sino también contribuyan a la sostenibilidad ambiental (Grass-Ramírez et al., 2023).

La vigilancia tecnológica permite a las empresas monitorear y analizar el entorno tecnológico, identificando nuevas tecnologías y tendencias que pueden aplicarse a la valorización del lactosuero, lo que incluye la detección de avances en procesos de separación, purificación y transformación del lactosuero en productos de alto valor añadido (Barba, 2021). La inteligencia competitiva se enfoca en el análisis competitivo y permite a las empresas evaluar cómo otras organizaciones están manejando y valorizando subproductos similares, proporcionando una visión sobre las mejores prácticas del sector y revelando oportunidades de colaboración e inversión que pueden ser clave para desarrollar nuevas aplicaciones para el lactosuero (Zhou & Zhong, 2021). La integración de VTeIC en la gestión de subproductos lácteos ayuda a mitigar el riesgo de desventajas competitivas, al mantener a las empresas informadas sobre los avances tecnológicos y las estrategias de mercado, lo que resulta esencial en un sector donde la rapidez en la adopción de nuevas tecnologías y prácticas puede determinar el éxito o el fracaso (Mor et al., 2019).

La capacidad de identificar nuevas oportunidades para el uso del lactosuero fomenta la creación de productos al descubrir aplicaciones previamente inexploradas; además, mediante el análisis de tecnologías y prácticas de vanguardia, la VTeIC facilita la implementación de procesos que reducen el impacto ambiental asociado con la eliminación de subproductos (Popov et al., 2021).

Por lo tanto, la relevancia de la aplicación de la VTeIC en el sector quesero radica principalmente en que la vigilancia tecnológica permite a las empresas detectar avances tecnológicos y nuevas aplicaciones para el lactosuero, incluyendo el desarrollo de nuevas metodologías de procesamiento y la creación de productos innovadores que pueden abrir nuevos mercados (Lappa et al., 2019). A su vez, la inteligencia competitiva proporciona elementos clave sobre mejores prácticas y tecnologías utilizadas por competidores y líderes del sector, que les permiten a las empresas optimizar sus procesos internos, reducir costos operativos y mejorar la eficiencia en la gestión del lactosuero (Silvi et al., 2021). Mediante el análisis de tendencias y demandas del mercado, la VTeIC ayuda a las empresas a desarrollar productos que respondan a las necesidades emergentes; esto incluye el diseño de derivados del lactosuero que sean atractivos para consumidores y adecuados para aplicaciones específicas (Barukcic et al., 2019). En términos de eficiencia operativa, la capacidad de identificar y adoptar nuevas tecnologías permite a las empresas reducir costos, minimizar el desperdicio y maximizar el uso de recursos, y en cuanto al desarrollo de productos, la VTeIC facilita la creación de alternativas que no solo diversifican el portafolio, sino que también generan nuevas fuentes de ingresos y fortalecen la posición competitiva de las empresas en el mercado (Lutz & Bodendorf, 2020).

La valorización del lactosuero líquido

El lactosuero es el líquido que resulta después de que se ha coagulado la leche durante la elaboración de queso (Montesdeoca Párraga & Piloso, 2020). La ley colombiana, en la Resolución 2997 del 29 de agosto de 2007, establece los requisitos sanitarios que deben cumplir los lactosueros en polvo. De entrada, define el lactosuero como un "producto lácteo líquido separado de la cuajada tras coagulación enzimática de la leche, crema, leche desnatada, o descremada obtenido del proceso de elaboración de queso" (Ministerio de la Protección Social, 2007). Químicamente, el lactosuero líquido presenta un gran contenido de agua; sin embargo, constituye una importante fuente de proteínas y aminoácidos cuyo contenido es muy próximo al recomendado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura; de ahí el interés en generar diferentes usos (Caballero et al., 2021). El lactosuero líquido está compuesto por un alto porcentaje de nutrientes, entre los cuales se encuentran la lactosa; proteínas como β-lactoglobulina, α-lactoalbumína, inmunoglobulinas, albúmina sérica bovina; un contenido significativo de vitaminas, como tiamina, riboflavina, ácido nicotínico, ácido pantoténico, piridoxina, cobalamina y ácido ascórbico, y aminoácidos, como treonina, cisteína, metionina, valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, lisina, histidina y triptófano (Gómez Soto et al., 2019). No obstante, su composición porcentual varía de acuerdo con las características ambientales de la región, alimentación de los animales, razas, entre otros. Representa entre el 80 % y el 90 % del volumen total de la leche que entra en el proceso de fabricación de queso y contiene alrededor del 50 % de los nutrientes de la leche original (Gómez Cruz et al., 2020). El lactosuero líquido se clasifica en suero dulce (pH entre 5.5 y 6.6) y suero ácido (pH menor de 5.0), lo que da lugar a una composición final casi uniforme, con variaciones mínimas que son producidos según el proceso usado para producir el queso (Mazorra-Manzano et al., 2020).

En la producción de queso, aproximadamente, el 90 % del total de la leche utilizada para su elaboración se elimina como lactosuero líquido (Ramírez-Navas et al., 2018). El principal contaminante producido por la actividad de procesamiento de queso es el lactosuero residual, contenido en los efluentes y las aguas residuales, derivadas de una materia prima importante que es la leche (Quille et al., 2021). La continua descarga de lactosuero líquido en los suelos puede dañar su estructura física y química, reducir la producción de cultivos e incluso provocar serios problemas de contaminación en aguas subterráneas y superficiales (Guerrero-Rodríguez et al., 2012).

El vertimiento de lactosuero líquido en los cursos de agua origina un elevado consumo de oxígeno disuelto en ella, empobreciéndola y perturbando la vida animal y vegetal, debido a la oxidación de la materia orgánica que se mide fundamentalmente a través de la determinación de la demanda biológica de oxígeno (Muñoz, 2019). En este caso, la contaminación por lactosuero se origina por exceso de nutrientes que permiten el crecimiento de plantas y organismos que, al morir, se descomponen. En este proceso se consume gran cantidad del oxígeno disuelto y así aparecen bacterias aerobias que consumen el oxígeno de las aguas para oxidar la materia orgánica. Ello implica una disminución de los niveles de oxígeno disuelto y, por lo tanto, la muerte de otros seres vivos por asfixia (Lizárraga-Chaidez et al., 2023). El lactosuero que se genera en la elaboración de quesos posee una fuerza contaminante tal que 0.30 litros pueden contaminar el equivalente a las aguas negras producidas en un día por una persona (Padín González & Díaz Fernández, 2006).

La valorización de subproductos hace referencia a la transformación de los residuos de un proceso productivo de un determinado sector en productos de mayor valor económico, ambiental y funcional, mediante la aplicación de procedimientos que involucran complejidad tecnológica, ingeniería de procesos o formulaciones específicas, y que llevan a minimizar el desperdicio y mejorar la sostenibilidad ambiental (Betoret et al., 2023). La valorización del lactosuero implica la aplicación de tecnologías, como separación por membranas, purificación, fermentación o concentración, que permiten extraer sus componentes nutritivos (como proteínas, lactosa o minerales), que derivan en productos como concentrados de proteína, aislados de proteínas, bebidas, entre otros, que así logran transformar una corriente con alto potencial orgánica contaminante en oportunidades de ingresos para las empresas (Galanakis, 2012).

Por su parte, el aprovechamiento consiste en la reutilización de los materiales residuales de los procesos industriales o agroalimentarios para obtener beneficios económicos, técnicos o ambientales mediante rutas de menor transformación y complejidad tecnológica comparativamente con los que se llevan a cabo en la valorización (Araujo et al., 2025). Al referirse al aprovechamiento del lactosuero, el énfasis está en la reutilización práctica y local sin requerirse necesariamente procesos intensivos, en los que se distinguen los usos inmediatos, como suministro directo del producto para el alimento animal generalmente para los cerdos o como sustrato para la generación de biogás; por lo que al hablar de aprovechamiento, se priorizan las soluciones de rápida implementación y baja implicación tecnológica y de costos (Sharma et al., 2016).

Las opciones que existen documentadas para la generación de productos derivados del lactosuero evidencian su gran potencial de utilización que van desde la obtención de ácidos grasos, obtención de ácidos orgánicos, obtención de alcoholes, obtención de bacteriocinas, obtención de bebidas, biomasa, biogases, biopolímeros, enzimas, concentrados de proteína, hidrolizados, aislados, fórmulas infantiles, levadura para panificación, insecticidas, solventes, tensoactivos y vitaminas (Khurana et al., 2023).

El desarrollo de aplicaciones del lactosuero ha creado un mercado mundial que mueve millones de dólares anualmente. En cuanto a Colombia, en 2020 se realizaron importaciones de lácteos por el orden de las 65 403 toneladas, de las cuales el 16 % (10 562 toneladas) correspondieron a lactosueros en polvo, que tuvieron un costo de 12 millones de dólares (Contexto Ganadero, 2020). El lactosuero tuvo una desgravación del arancel por parte de Colombia, lo que aumentó las importaciones a partir de la vigencia del tratado de libre comercio; antes del tratado ya se habían importado volúmenes de este derivado, pero venían decreciendo hasta que en 2009 llegaron a cero, por lo que desde 2012 las importaciones de este derivado se recuperaron y con una tendencia creciente (Cadena et al., 2019). Esta tendencia en el mercado internacional y nacional podría ser una oportunidad económica, para que las empresas queseras incursionen en la diversificación de sus industrias, a partir de un subproducto que actualmente arrojan por sus alcantarillas (Macedo et al., 2021). Desechar el lactosuero no solo representa un problema ambiental, sino que también implica un gran desperdicio de nutrientes que están por aprovecharse (Zandona et al., 2021).

En este contexto presentado, se plantea identificar las tendencias y oportunidades en la valorización del lactosuero mediante un estudio de VTeIC, con el fin de proporcionar información estratégica que contribuya al mejoramiento en la utilización de este subproducto en la industria láctea y otros sectores relacionados.

Métodos

De la amplia gama de modelos de VTeIC existentes, se utilizó el propuesto por Fernández et al. (2009), con un enfoque de vigilancia tecnológica y documental, desarrollado desde la perspectiva de las ciencias de la información, el cual está compuesto de las fases de planeación, búsqueda y captación de información, y análisis de la información.

El propósito del presente análisis de VTeIC fue obtener información relacionada con las tendencias de empleo del lactosuero residual de la producción de queso con leche de bovino que aporten a la mitigación del impacto ambiental que este subproducto genera cuando se libera directamente en el ambiente.

En la primera fase de planeación se identificaron las necesidades de información, definiendo los factores críticos de vigilancia (FCV), en lo relacionado con el lactosuero generado por empresas durante la fabricación del queso. Para este propósito, se analizaron los temas de interés estratégico definidos en las demandas de la cadena láctea publicadas en la Plataforma Siembra de Colombia (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2024) y documentos de planeación sectorial, como Análisis prospectivo de la cadena láctea bovina colombiana (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2020) y Plan de Ordenamiento Productivo: análisis situacional de la cadena láctea (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2021). La fase segunda fase correspondió a la búsqueda y captación de información en una ventana de observación correspondiente al periodo 2019-2024; para lo cual se recurrió a la exploración de la producción científica de artículos publicados en la plataforma Scopus y a la búsqueda de patentes concedidas, a través de la base de datos Patentscope, desarrollada por la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (World Intellectual Property Organization, 2024), relacionados con avances en cuanto al lactosuero líquido.

La selección de Scopus para la búsqueda de artículos se fundamenta en razones prácticas, como la cobertura multidisciplinaria, la amplia indexación de revistas en el área de las ciencias ambientales, la calidad y normalización de los metadatos que permiten exportaciones en formato cvs para la posterior importación a herramientas bibliométricas como VOSviewer para análisis detallados y que para el estudio se cuenta con el acceso a esta plataforma gratuitamente, ofertado por la Universidad Tecnológica de Pereira a sus estudiantes. En cuanto a la elección de Patentscope para la revisión de patentes, responde al acceso gratuito que ofrece esta plataforma, pero además a su cobertura internacional de solicitudes y las utilidades avanzadas para búsqueda por campos que ofrecen una visión global de la actividad inventiva.

En tercera fase se realizó el análisis y tratamiento de la información recopilada en archivos CVS. Finalmente, se seleccionaron los desarrollos a partir del lactosuero de mayor tendencia, según los resultados obtenidos.

Identificación de factores críticos de vigilancia

Los FCV son los temas en los que debe enfocarse el análisis de VTeIC, que deben ser correspondientes con las necesidades más relevantes de las empresas o de los sectores (Jaimes et al., 2011). Son elementos externos a las organizaciones cuya evolución resulta esencial para mantener o mejorar la competitividad, como las tecnologías o el desarrollo de nuevos productos o métodos de vanguardia, existentes en el entorno sectorial (Sepúlveda et al., 2018).

Los FCV resultan del proceso de revisión y análisis documental cualitativo, de fuentes clave como: 1) las demandas tecnológicas e investigación de la cadena láctea, que se encuentran publicadas en la Plataforma Siembra de Colombia; 2) Análisis prospectivo de la cadena láctea bovina colombiana, y 3) Plan de Ordenamiento Productivo: análisis situacional de la cadena láctea. Estas fuentes documentales proporcionaron información integral de las necesidades, de los desafíos y de lasoportunidades que enfrenta la industria láctea en Colombia, en torno a la valorización del lactosuero. Una vez identificadas las tendencias clave, se procedió a agrupar en una matriz, como se muestra en la tabla 1, los temas según su naturaleza, en las categorías estratégicas identificadas en los documentos de referencia.

Búsqueda de publicaciones científicas

El proceso de búsqueda se organizó según las pautas encontradas en Methlie et al. (2017). La exploración fue en la base de datos Scopus. Se estableció una combinación de operadores booleanos con las palabras clave principales, para construcción de la fórmula de búsqueda. Los resultados obtenidos no se limitaron a áreas temáticas específicas, ni tampoco por tipo de documento o etapa de la publicación u otras palabras clave. Se estableció como ventana de observación del año de las publicaciones el periodo comprendido entre 2019 y 2024.

Preguntas orientadoras de la revisión

Con base en las pautas de Okoli y Schabram (2010), se establecieron las preguntas de investigación, de acuerdo con los resultados de la definición de los FCV e interés de información. Para la orientación de la selección de artículos, se definieron las siguientes preguntas orientadoras, considerando los fcv:

•      ¿En cuáles revistas científicas se encuentran publicaciones relacionadas con desarrollos del lactosuero?

•      ¿Qué temas de investigación se han abordado?

•      ¿Cuáles productos se han desarrollado a partir del lactosuero líquido, qué métodos y tecnologías se emplean en su elaboración?

Proceso de búsqueda

Para la búsqueda en la base de datos Scopus se estableció la combinación de operadores booleanos con las palabras de búsqueda whey, valorisation, contamination y dairy, presentes en el título, resumen y palabras clave de los artículos, para lo cual se construyó la siguiente fórmula de búsqueda:

("whey" OR "liquid whey" OR "cheese whey") AND ("valorisation" OR "application" OR "potential use" OR "value added" OR "use" OR "valorization") AND ("contamination" OR "environmental impact" OR "dairy waste" OR "by-product" OR "cheese whey waste") AND ("cheese industry" OR "dairy" OR "cheese making" OR "dairy industry" OR "dairy products" OR "cheese industry").

Criterios de exclusión

Para la escogencia de las publicaciones, la revisión se focalizó en artículos relacionados con desarrollos del lactosuero residual con enfoque ambiental, fundamentados en los siguientes conceptos:

•      Método: se refiere al conjunto de técnicas que, concordantes con el enfoque de un estudio, facilitan la obtención de resultados. Incluye estrategias o procesos empleados para la recolección de datos o evidencias, con el objetivo de descubrir nueva información o profundizar en la comprensión de un tema determinado (Hintelholher & Marissa, 2013).

•      Producto: un producto hace referencia a cualquier bien que se pone a disposición, con la finalidad de atender alguna necesidad de los consumidores o de las empresas (Barría, 2024).

•      Tecnología: es el conjunto de conocimientos, herramientas, técnicas y métodos aplicados para crear bienes o servicios, que involucran la utilización de dispositivos físicos, implementación de procesos y sistemas, que permiten transformar recursos en productos útiles (Gay, 2002).

Recolección de datos

Se seleccionaron todos los criterios para exportar en documentos de la plataforma Scopus, en archivo cvs. Posteriormente, se dio formato para tabular los datos en Excel. Los datos extraídos fueron:

•      Autor o autores.

•      Título y año de la publicación.

•      Revista de la publicación.

•      Instituciones de afiliación de los autores y país.

•      Resumen y palabras clave.

Los datos se importaron en VOSviewer, seleccionando la opción de análisis de coocurrencia de palabras clave. Se seleccionó el campo palabras clave para mapear los conceptos más recurrentes en la literatura científica sobre el tema. VOSviewer generó mapas de redes visuales donde los términos clave fueron representados como nodos. Se analizaron las conexiones entre los nodos para identificar coocurrencias y agrupaciones temáticas, revelando los principales temas de investigación y su interrelación. A partir de las redes visuales obtenidas, se identificaron los conceptos centrales y los clústeres temáticos que reflejaban áreas de interés en la literatura, destacando temas y patrones de investigación sobre la temática analizada.

Búsqueda de patentes

Una patente es un derecho de propiedad concedido por el gobierno de un país que otorga a su titular la facultad de prohibir a terceros, durante un periodo limitado, la fabricación, venta y uso comercial de la invención protegida (Hall, 2007). A diferencia de los artículos científicos, la documentación de patentes detalla de manera más exhaustiva los diversos procesos involucrados en la obtención de un producto, como en este caso los empleos del lactosuero (Gómez-Soto et al., 2017).

El proceso de búsqueda se organizó según las pautas encontradas en Aguirre-Rodríguez et al. (2024) y Chusova et al. (2022), y se llevó a cabo en la base de datos Patentscope, mediante la combinación de términos y operadores booleanos, contenidos en el título y resumen de los resultados, con los cuales se construyó la fórmula de búsqueda. En Patentscope se estableció una combinación de operadores booleanos con las palabras whey, biopolimer, biofilm, bioethanol, cos y beverage, presentes en el título y resumen del reporte de las patentes otorgadas, para lo cual se construyó la siguiente ecuación:

FP:(whey AND (biopolymer OR biofilm OR bioethanol OR GOS OR beverage)) AND DG:([01.01.2019 TO 01.01.2024]) AND DP:([01.01.2019 TO 01.01.2024])

Se estableció como ventana de observación de las patentes el periodo comprendido entre 2019 y 2024. Para la escogencia de las patentes, la revisión se focalizó en las relacionadas con los desarrollos a partir del lactosuero, en concordancia con los resultados de la búsqueda de publicaciones científicas.

Resultados

Identificación de factores críticos de vigilancia

Los FCV identificados reflejan las áreas prioritarias en las que se debe orientar la investigación y el desarrollo para maximizar el uso del lactosuero. Estos factores se agruparon en tres categorías principales: métodos, productos y tecnologías, de acuerdo con lo propuesto por Sepúlveda et al. (2018). En la tabla 2 se detallan los resultados obtenidos en cada una de estas categorías.

Por lo anterior, el análisis de VTeIC se enfocó en identificación de:

1.   Métodos para para la valorización del lactosuero.

2.   Desarrollo de productos lácteos, de productos creados en asocio con otros productos y aquellos que aprovechen el valor nutricional del lactosuero.

3.   Tecnologías utilizadas para trasformación del lactosuero.

Hallazgos en publicaciones científicas

Los hallazgos muestran que el lactosuero se está investigando como un recurso valioso, capaz de generar una variedad de productos. A continuación, se detallan los principales temas de investigación abordados, así como los productos más destacados desarrollados a partir del lactosuero, sus métodos de producción y aplicaciones en la industria.

Principales revistas científicas con publicaciones sobre lactosuero

Las diez principales revistas en las cuales se hallaron mayor cantidad de artículos publicados son: Fermentation, Applied Microbiology and Biotechnology, Coatings, Food Technology and Biotechnology, Foods, International Journal of Biological Macromolecules, Journal of Food Science and Technology (Irán), Nanotechnology in the Life Sciences, Revista Facultad Nacional de Agronomía de Medellín y Sustainable Food Waste Management: Concepts and Innovations. Estas revistas concentran el 35 % de la producción científica encontrada y abordan la temática de investigaciones sobre lactosuero. El restante porcentaje de publicaciones está distribuido entre otras revistas que han publicado solamente un artículo.

Temas de investigación que se están abordando

Mediante análisis de texto en VOSviewer, se seleccionaron los diez conceptos más relevantes tomados de las palabras clave de los artículos, para determinar el abordaje de estos conceptos en los artículos encontrados. Los conceptos más recurrentes son, en su orden: 1) cheese whey, 2) whey, 3) circular economy, 4) dairy industry, 5) dairy waste, 6) galactosidase, 7) bacterial cellulose, 8) lactose, 9) ultrafiltration y 10) whey proteins. Los artículos también abordan otros conceptos menos recurrentes, como: buttermilk, microalgae, fermentation y whey valorisation. La figura 1 representa la red que muestra la relación y agrupación de palabras clave asociadas con investigaciones sobre la utilización del lactosuero.

Los nodos centrales son los más grandes e indican las palabras clave más frecuentes en los artículos revisados. En este caso, cheese whey, whey y circular economy son los términos centrales y más destacados, lo que indica que estos son temas clave en la literatura sobre la transformación del lactosuero. Los nodos secundarios con términos como dairy industry, whey proteins, valorization, sustainability y bioactive peptides son también importantes, aunque menos frecuentes, e indican que son áreas de investigación relevantes pero no tan centrales como los términos principales.

Los nodos agrupados por colores indican diferentes clústeres temáticos que representan grupos de términos que están más fuertemente relacionados entre sí, en comparación con otros grupos:

•      El nodo verde con dairy industry, sustainability y microalgae se enfoca en temas relacionados con la industria láctea y la sostenibilidad.

•      El nodo rojo, con whey proteins y bioactive peptides, está más orientado hacia componentes específicos del lactosuero y su valorización en productos bioactivos.

•      El nodo azul oscuro, con fermentation, dairy products, valorization y buttermilk, se enfoca en la valorización del lactosuero mediante procesos de fermentación. La mención de buttermilk sugiere que, además del lactosuero del queso, otros subproductos lácteos, como la mantequilla que también generan lactosuero, se están investigando para su valorización.

•      El nodo café, con los conceptos lactic acid, whey valorization y kluyve-romyces lactis, está claramente enfocado en la producción de ácido láctico, un producto de fermentación de interés industrial por sus aplicaciones en alimentos, productos farmacéuticos y bioplásticos. Además, la presencia del término Kluyveromyces lactis, que es una levadura comúnmente usada en la fermentación del lactosuero para producir ácido láctico, reafirma que en este clúster el enfoque específico en la producción de ácido láctico.

•      El nodo violeta, con los términos galacto-oligosaccharides, transgalactosylation, β-galactosidase y polydroxyalkanoates, está relacionado con la producción de galacto-oligosacáridos (GOS), que son prebióticos beneficiosos para la salud intestinal que se producen a partir de lactosa, un componente clave del lactosuero. Además, transgalactosilatión y β-galactosidasa son términos que indican procesos enzimáticos usados para convertir lactosa en GOS. Finalmente, los polydroxyalkanoates (PHA) son bioplásticos producidos por microrganismos a partir del lactosuero como sustrato, lo que sugiere una investigación orientada hacia soluciones sostenibles para el manejo de residuos a través de la bioconversión del lactosuero en biopolímeros.

•      El nodo azul claro, con las palabras bioplastics, lactose y environment, está enfocado en la producción de bioplásticos, aprovechando el alto contenido de lactosa del lactosuero. La presencia de lactosa en este clúster es clave, ya que es el principal azúcar en el lactosuero y se utiliza como sustrato en la producción de bioplásticos, a través de procesos de fermentación o síntesis microbiana. Además, sugiere un enfoque en las implicaciones ambientales, destacando la importancia de desarrollar procesos que no solo valoricen el lactosuero, sino que también mitiguen su impacto ambiental.

Las líneas entre los nodos representan coocurrencias o relaciones entre términos en los artículos científicos. Términos como cheese whey y circular economy están fuertemente conectados, lo que muestra que la investigación sobre el lactosuero está frecuentemente vinculada a estudios sobre economía circular. La presencia de términos como bioplastics, fermentation y active packaging indica subtemas emergentes en la investigación, que están relacionados con la valorización del lactosuero para aplicaciones más sostenibles. La palabra valorization aparece en varios clústeres, lo que subraya un interés generalizado en la maximización del valor del lactosuero a través de diversos enfoques, desde bioproductos hasta la producción de proteínas y otros compuestos valiosos. Términos como sustainability, circular economy y bioactive peptides destacan la tendencia hacia la sostenibilidad en la utilización del lactosuero.

La red de términos muestra que la investigación sobre la utilización del lactosuero está centrada, en cómo este subproducto puede ser valorizado en el contexto de la economía circular, enfocado particularmente en la sostenibilidad y en productos derivados. Los clústeres reflejan áreas de investigación especializadas, como el desarrollo de bioplásticos, la fermentación y la creación de productos bioactivos, que se están explorando como parte del esfuerzo para maximizar el uso del lactosuero dentro de la industria láctea.

Principales productos que se desarrollan a partir del lactosuero líquido, métodos y tecnologías que se emplean en su elaboración

Los resultados obtenidos indican que el lactosuero se está aprovechando en la producción de una variedad de productos con aplicaciones en diversas industrias. A continuación, se presentan en orden de mayor a menor relevancia los cinco principales productos desarrollados a partir del lactosuero hallados en la revisión, junto con sus métodos, tecnologías de elaboración y aplicaciones. Es de aclarar que la elaboración de biopelículas y de bebida comparten el primer lugar:

•      Elaboración de biopelículas mediante ultrafiltración principalmente y la adición de nanopartículas o cristales de nanocelulosa. Estas películas pueden mejorarse mediante la adición de antioxidantes como el ácido ascórbico o mediante el ajuste del pH, para concentrar y purificar las proteínas del lactosuero, que luego se utilizan para formar la estructura de la película bioplástico (Uribarrena et al., 2024). La ultrafiltración es fundamental a efectos de obtener proteínas con las propiedades necesarias para la formación de biopolímeros. Tienen aplicación en la conservación de productos alimenticios mediante recubrimientos comestibles que actúan como barreras antimicrobianas (Etxeberria et al., 2023).

•      Elaboración de bebidas mediante fermentación o mezcla y en combinación con bacterias probióticas, el uso de cereales fermentados o la adición de frutas, que se obtienen desde yogures funcionales, bebidas probióticas, fermentados de cereales y bebidas energéticas (Dinkci et al., 2023). Las bebidas fermentadas basadas en lactosuero están diseñadas para mejorar la salud digestiva y ofrecer propiedades nutricionales mejoradas (Zendeboodi et al., 2018).

•      Elaboración de bioetanol a través de la fermentación del lactosuero, con la utilización de diferentes microrganismos, como las levaduras Kluyveromyces marxianus y Saccharomyces cerevisiae (Conde, 2024), así como bacterias Paracoccus marcusii, que realizan la fermentación de lactosa presente en el lactosuero (Pooja & Kodiveri, 2021).

•      Elaboración de biopolímeros (bioplásticos), aprovechando la composición química del lactosuero para la extracción de ácido láctico, que es un precursor clave en la fabricación de ácido poliláctico (Amaro et al., 2019). Para la elaboración, la fermentación con el uso de microrganismos es la más utilizada, ya que el lactosuero rico en lactosa se fermenta a través de bacterias específicas para producir ácido láctico o PHA (Zikmanis et al., 2020). Estos biopolímeros (bioplásticos) se pueden usar como alternativa a los plásticos derivados del petróleo.

•      Elaboración de GOS mediante hidrólisis enzimática y el empleo de la enzima β-galactosidasa, que puede ser inmovilizada en diferentes soportes para la conversión de lactosa en GOS (Irazoqui et al., 2024). Los GOS tienen un creciente uso como prebióticos en la industria alimentaria, ya que promueven la salud digestiva en la categoría de alimentos funcionales que ofrecen beneficios adicionales para la salud (Simovic et al., 2019).

A manera de una síntesis de los resultados de la revisión, en la tabla 3 se presentan los principales productos que se derivan del lactosuero líquido, destacando tanto los métodos como las tecnologías utilizadas en su producción.

Hallazgos frente a patentes

El análisis de las palabras más frecuentes en los títulos y resúmenes de las patentes revela que los términos más comunes en las 47 patentes encontradas incluyen whey, beverage, protein y method. Esto sugiere que la mayoría de las patentes se centran en métodos relacionados con la producción de bebidas a base de lactosuero y en la extracción o utilización de proteínas del lactosuero. En el anexo se puede consultar el listado completo de las patentes encontradas en la revisión, con su respectivo país de origen, título y resumen descriptivo.

El desglose de las patentes por país muestra que Rusia, con 16 patentes, es el país con el mayor número de patentes otorgadas. China y Japón le siguen, con 12 y 10 patentes, respectivamente. Otros países con registros incluyen Corea del Sur, Estados Unidos, Filipinas e India, aunque con un número significativamente menor de patentes. Aunque Rusia lidera en número de patentes, hay una considerable actividad en Asia, especialmente en China y Japón, lo que indica un interés global en las aplicaciones del lactosuero.

El análisis de patentes indica que el lactosuero se está explorando principalmente con un enfoque significativo en el desarrollo de nuevos métodos para la elaboración de bebidas con contenido de proteínas y de alto contenido nutricional, en gran medida para atender el segmento de la actividad deportiva y la nutrición. Los procesos están basados en los métodos de fermentación y ultrafiltración, que incluyen mezclas con otros ingredientes como: vitaminas, café, té, frutas, plantas, legumbres y cereales. También se muestra que la tecnología de utilización de microrganismos en los procesos de elaboración de las bebidas es la manera más recurrente de transformación del lactosuero en bebidas alimenticias.

Discusión

En el contexto del uso del lactosuero, los FCV identificados en este estudio son importantes para orientar futuras investigaciones y desarrollos tecnológicos que atiendan las necesidades del sector lácteo colombiano en términos de investigación, hacia la valorización del lactosuero como subproducto lácteo, no solo para reducir el impacto ambiental por la disposición final en el ambiente, sino también para generar nuevas oportunidades de negocio en la industria láctea.

Sin embargo, qué hacer con el lactosuero no es un desafío exclusivo del sector lácteo colombiano, sino que tiene relevancia en diversos contextos y regiones donde la producción de lácteos es significativa. Sea en países con industrias lácteas desarrolladas o en crecimiento, el lactosuero representa un subproducto que si no se maneja adecuadamente, puede tener impactos ambientales negativos y desperdiciar potenciales beneficios económicos para las empresas. Por lo tanto, los FCV identificados en el estudio pueden servir como un modelo para otros contextos similares, tanto en los ámbitos regional como internacional.

Los clústeres temáticos identificados, como el desarrollo de biopelículas, bioetanol y biopolímeros mediante métodos de ultrafiltración, hidrólisis y fermentación amplían los enfoques de estudios previos. Lappa et al. (2019) describen biorrefinerías para procesar lactosuero para aplicaciones alimentarias, pero los resultados aquí hacen hincapié en la producción de GOS y mezclas con frutas o cereales que superan limitaciones en contextos geográficos específicos como Colombia. En contraste con Zhou y Zhong (2021), que se centran en usos básicos como suplementos, los hallazgos destacan tendencias en patentes hacia bebidas proteicas con alto valor nutricional alineadas con avances en fermentación probiótica (Dinkci et al., 2023).

Desde la definición de valorización como transformación de residuos en productos de mayor valor económico y ambiental mediante tecnologías complejas (Betoret et al., 2023; Galanakis, 2012), los resultados operativizan este concepto al diferenciarlo del aprovechamiento con más grados de simplicidad. La producción de bioetanol y biopolímeros, representado en el clúster rojo (figura 1), no solo reutiliza el lactosuero en usos para biogás (Sharma et al., 2016), sino que agrega valor mediante simbiosis industrial, como mezclas con otros recursos regionales, que reducen la demanda bioquímica de oxígeno y eutrofización (Muñoz, 2019; Lizárraga-Chaidez et al., 2023). Esto cierra ciclos como los propone la economía circular, transformando un pasivo ambiental en activos económicos. Los FCV (tabla 2) refuerzan esta conceptualización, al priorizar la aplicación de métodos de vanguardia, que generan productos que contribuyen a la sostenibilidad al mitigar riesgos y fomentando innovación en pymes queseras (Mor et al., 2019).

La elaboración de biopelículas y bebidas mediante técnicas como la ultrafiltración y la fermentación, respectivamente, ilustran cómo estas tecnologías pueden transformar el lactosuero en productos con aplicaciones comerciales de alto valor. La relevancia compartida entre las biopelículas y las bebidas fermentadas indica que estos son campos prioritarios de desarrollo, impulsados por la demanda de soluciones sostenibles y productos con beneficios para la salud humana. Además, la obtención de bioetanol y biopolímeros también subrayan la importancia en la valorización del lactosuero, que mediante la fermentación como proceso recurrente demuestra ser una tecnología versátil, capaz de generar productos desde bioenergía hasta el remplazo de materiales plásticos a base de petróleo.

El uso de tecnologías como la fermentación y la ultrafiltración en las patentes analizadas para la elaboración de bebidas confirman su papel central en la transformación del lactosuero en productos de alto valor agregado, en consonancia con la tendencia actual de las investigaciones halladas en bases de datos científicas. Estas tecnologías no solo permiten la producción eficiente de nuevos productos, sino que también abren la puerta a una valorización sostenible de los recursos disponibles en la industria láctea.

Conclusión

Los hallazgos, desde la óptica de los desarrollos a partir del lactosuero, presentan dos rutas tecnológicas con perfiles y prioridades. Por un lado, la implementación rápida de los aprovechamientos que requieren transformaciones moderadas, que ofrecen beneficios ambientales inmediatos y son factibles para las mipymes con recursos limitados. Por el otro, la valorización, como ruta de alto valor y mayor complejidad que implica involucrar al lactosuero en procesos más estructurados, de mayores costos iniciales y conocimiento especializado, llevan a la obtención de un producto totalmente transformado, con el potencial para producir retornos económicos altos y contribuir también a la sustitución de materias y al cierre de flujos en una economía circular.

Entre los hallazgos más destacados se encuentran la tendencia en la valorización del lactosuero, a través de la fermentación y la ultrafiltración y el desarrollo de productos, incluidos biopolímeros, bioetanol, biopelículas y bebidas proteicas. La investigación bibliográfica reveló clústeres temáticos que indican un enfoque desde la producción de compuestos bioactivos hasta la creación de soluciones sostenibles como bioplásticos. Además, el análisis de patentes destacó una fuerte tendencia hacia el desarrollo de bebidas proteicas y otros productos nutricionales.

La investigación se centró principalmente en fuentes documentales y bases de datos específicas, lo que puede haber limitado la identificación de otros desarrollos importantes fuera de estas plataformas. Además, aunque la naturaleza rápidamente cambiante de la tecnología y las tendencias del mercado puede hacer que algunos hallazgos del estudio pierdan relevancia en un corto periodo, este fenómeno puede ser más evidente en contextos de países desarrollados, donde los cambios en la industria suelen ocurrir a un ritmo más acelerado. En comparación, en contextos de países en desarrollo, como puede ser el caso en algunos países latinoamericanos, los avances tecnológicos y las tendencias del mercado pueden evolucionar a un ritmo diferente; sin embargo, es importante reconocer que, en todos los contextos, la investigación continúa y la adaptación a nuevas tecnologías siguen siendo fundamentales para mantener la relevancia y efectividad de las estrategias frente a la problemática del lactosuero.

De los resultados de este estudio se abren varias líneas de investigación que podrían contribuir significativamente a la valorización del lactosuero, entre las que se pueden mencionar: 1) la optimización de procesos que exploren la mejora de procesos como la fermentación y ultrafiltración; 2) el desarrollo de nuevos productos bioactivos con aplicaciones potenciales en las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética; 3) investigaciones que profundicen en la integración del lactosuero en modelos de economía circular, evaluando el impacto ambiental y la sostenibilidad, y 4) la generación de bebidas nutritivas utilizando productos regionales y que en sus procesos generen simbiosis industrial.

El estudio realizado ofrece una contribución al sector de las empresas lácteas, al proporcionar un marco actualizado sobre las tendencias en la valorización del lactosuero. La identificación de la más reciente producción de literatura científica y el análisis de patentes ofrecen a las empresas una guía para dirigir sus estrategias de sostenibilidad. Además, al destacar las tecnologías y los productos de alto valor agregado, el estudio ayuda a las empresas lácteas a identificar nuevas oportunidades de negocio, mejorar la eficiencia en el uso de recursos y reducir el impacto ambiental de sus operaciones.

Para investigaciones ulteriores en términos metodológicos para la VTeIC, una aportación interesante podría ser combinar las técnicas bibliométricas y de revisión sistemática con el procedimiento seguido para el análisis de FCV, para una sistematización más rigurosa. En términos del análisis de patentes, algunas investigaciones podrían, además de la identificación del país de origen del título, analizar por el tipo de titular y el titular en sí, que da información que permite profundizar, por ejemplo, al encontrar si pertenecen a una empresa, cuál es el giro de la empresa o si la patente pertenece a una universidad; inclusive, identificar si le compete a un solo individuo. Por otro lado, esta información permitiría ratificar el origen del título, es decir, una patente puede ser rusa, pero pertenecer a una empresa de origen chino, por citar un ejemplo. Por otro lado, también puede profundizar el análisis una vez identificadas las clasificaciones más representativas y refinar la búsqueda.

Roles de contribución (según taxonomía CRediT)

Carlos Alberto Sánchez Perdomo: conceptualización, curación de datos, análisis formal, adquisición de fondos, investigación, metodología, recursos, software, visualización, redacción (borrador original, revisión y edición).

Tito Morales Pinzón: administración del proyecto; supervisión y liderazgo en la planificación; validación, redacción (revisión y edición).

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Anexo