利用微生物的代谢活动将废水中有机物定向转化制备生物基化学品已引起了社会广泛关注。利用重组大肠杆菌E.coli BL21(DE3)/p ACYC-mva E-mva S/p COLA-acs,以废水中乙酸为唯一碳源定向合成甲羟戊酸。通过摇瓶发酵过程中发酵条件包括诱导温度、底物浓度、p H等的单因素优化实验确定最佳发酵条件,并进一步利用5L发酵罐进行验证。然后根据Logistic方程、Luedeking-Piret方程和类似Luedeking-Piret方程,拟合出发酵过程中菌体生长、甲羟戊酸合成、基质消耗的动力学模型及模型参数。实验结果表明,最佳发酵条件为:牛肉浸粉添加量2 g/L、诱导温度27℃和p H为7,在此条件下发酵72h后,细胞干重为1.5 g/L,甲羟戊酸产量和产率分别达到3.83 g/L和12%。甲羟戊酸的合成与重组大肠杆菌的生长速率及菌体积累量均有关。菌体生长、底物消耗模型和产物形成模型拟合度分别达到了0.996、0.996、0.970,可用于描述重组大肠杆菌利用乙酸废水发酵生产甲羟戊酸过程。该工艺为乙酸废水产有用化学品的下一步工业化应用提供了有力技术支撑。