O ácido láctico (AL) pode ser produzido tanto pela síntese química quanto pela fermentação microbiana. Entretanto, a rota biológica é geralmente preferida por fornecer um produto opticamente puro. O objetivo deste trabalho foi avaliar a biossíntese de AL por Lactobacillus amylovorus usando diferentes fontes de carbono (FC) e nitrogênio (FN) provenientes de resíduos agroindustriais, por meio de um delineamento composto central rotacional (DCCR) variando as concentrações de melaço (FC) e milhocina (FN) com validação do modelo obtido. Os experimentos foram conduzidos em frascos de erlenmeyer, sem controle de pH e agitação a 37 ºC . O resultado obtido a partir do delineamento investigado permitiu a escolha das melhores condições para realização do processo fermentativo. Com o uso de melaço como FC e milhocina como FN variando de 10 a 40 g.L^-1, a produção de AL variou entre 2,8 e 4,6 g.L^-1, sendo a condição mais favorável 40,0 g de melaço e 25,0 de milhocina.