甜菜碱用作食品添加剂，可制造人造肉等食品，对老人保健、儿童生长发育都能起到良好的促进作用；甜菜碱也是制药工业的原料，可用于生产治疗和预防肝脏病的药物。
在国外，甜菜碱已有十多年的生产与应用历史，美国、法国、日本、芬兰等国已实现工业化生产，在欧美国家中已普遍应用于水产品和畜禽养殖业中。在饲料工业中因 "生物体内甲基转移"的概念越来越引起人们注意，一般认为动物自身不能合成甲基，需要食物中有富含甲基的物质，从而参与动物生理功能的系列化反应，促进动物蛋白质和脂肪代谢，调节渗透压，稳定维生素等作用而得到广泛应用。目前养殖业中普遍采用的甲基供体是氯化胆碱和蛋氨酸。甜菜碱是更为有效的甲基供体，可以替代氯化胆碱和蛋氨酸，1千克甜菜碱可以替代3.5 千克蛋氨酸，甜菜碱提供甲基的效率为氯化胆碱的1.2倍。
人们生活饲料平的提高，对食物色、香、味有了更高的要求，甜菜碱的应用特性正好能满足这一需求。同时，它的一些特殊生理生化功能， 随着研究的不断的深入，也逐渐体现出来，并得到广大养殖者的认同。
作用机理
甜菜碱又名三甲基甘氨酸， 分子式为C5H11NO2， 分子量117.15，属季胺类生物碱。甜菜碱纯品为白色晶体，有甜味和特殊的蛋白质味；纯品甜菜碱极易潮解，而盐酸盐不易潮解；甜菜碱属无毒物，半数致死量为18.14g/kg。甜菜碱的分子结构具有独特性，一是电荷在分子内的分布呈中性，二是它含有三个活性甲基，这种结构上的特殊性决定了甜菜碱的性质和在动物营养代谢上的独特功能。
甲基是动物体内各种物质代谢不可缺少的重要物质，动物本身几乎不能合成甲基，必须由饲料供给。甜菜碱是最有效的甲基供体，它的三个甲基基团都可作为有效的活性甲基。其中一个使高半胱氨酸甲基化，形成内源蛋氨酸和二甲基苷氨酸，内源蛋氨酸通过形成Ｓ－腺苷蛋氨酸释放甲基，二甲基甘氨酸通过释放甲基形成５－甲基四氢叶酸，而５－甲基四氢叶酸又是高半胱氨酸合成蛋氨酸的甲基供体。甜菜碱就是通过甜菜碱－高半胱氨酸甲基转移反应，参与蛋白质、脂肪等物质的代谢，在神经系统、免疫系统、泌尿系统和心血管系统中起重要作用。
甜菜碱与胆碱、蛋氨酸的关系。 甜菜碱、胆碱和蛋氨酸都是可以作为甲基供体，但蛋氨酸和胆碱在提供甲基之前都必须进行活化，才能作为甲基供体。胆碱必须先被运入线粒体内，经两步氧化反应被转变为甜菜碱，方能使其甲基容易转移。另有研究表明，在对高半胱氨酸作为蛋氨酸前体的效力进行定量时发现，是甜菜碱而不是胆碱增强了高半胱氨酸到蛋氨酸的转化。在配合饲料中因离子载体类抗球虫药以及其它化合物干扰，抑制胆碱进入线粒体内的运输系统，故胆碱在线粒体内转化率极低。
虽然蛋氨酸也能提供甲基，但是机体通过动用蛋氨酸来提供甲基的前提条件是没有足够数量的甜菜碱或胆碱来供应活性甲基。换言之，如果甜菜碱或胆碱能提供充足的活性甲基，机体就可以节约更多的蛋氨酸参加包括蛋白质合成在内的其它代谢活动。而蛋氨酸也必须经甲基循环转变成S-腺苷蛋氨酸，才能作为甲基供体。所以，甜菜碱是通过二个途径节约蛋氨酸：一是作为甲基供体，替代蛋氨酸的供甲基作用；二是通过甲基化反应合成内源性蛋氨酸。
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