甜菜碱早在19世纪60年代在欧洲被发现的，是从甜菜根中提取的一种物质，它是甘氨酸的三甲基衍生物，分子式为C5H11NO2，相对分子量为117.15，甜菜碱为黄色或白色晶体，味甘甜、微苦，在200 ℃下性质较稳定，易溶于水与醇类有机溶剂，遇强碱分解为三甲胺。作为两性季铵型生物碱，其分子结构的两大特性为分子内部电荷呈中性和含3个活性甲基。在某些条件下可成为必需的营养物质(或添加剂)。

动物能够合成甜菜碱以满足自身机体的需要。甜菜碱合成的方式是大家熟知的维生素胆碱的氧化。人们已经证明，饲料添加剂在畜牧的作用是向饲料中添加纯甜菜碱可以节省昂贵的胆碱。作为甲基供体，甜菜碱还可以代替价格昂贵的蛋氨酸。因此，饲料中添加甜菜碱可以减少对蛋氨酸和胆碱的需要。

在缺水时可过量饮食甜菜碱，这不是利用其甲基供体的功能，而是利用甜菜碱来调节细胞的水合作用。在热应激的状态下，细胞的反应是聚集无机离子，如钠、钾、氯以及甜菜碱这样的有机渗透剂。在这种情况下，由于甜菜碱没有导致蛋白质失去稳定性的负面影响，因此是最有效的化合物。作为渗透调节物质，在机体缺水的状态下，甜菜碱可以保护肾脏免受高浓度电解质和尿素的危害，改善巨噬细胞的功能，调节肠道中的水分平衡，防止细胞过早死亡。

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