壹、甜菜堿的結構和性質
甜菜堿又名三甲基甘氨酸， 分子式為C5H11NO2， 分子量117.15，屬季胺類生物堿。甜菜堿純品為白色晶體，有甜味和特殊的蛋白質味；純品甜菜堿極易潮解，而鹽酸鹽不易潮解；甜菜堿屬無毒物，半數致死量為18.14g/kg。甜菜堿的分子結構具有獨特性，壹是電荷在分子內的分布呈中性，二是它含有三個活性甲基，這種結構上的特殊性決定了甜菜堿的性質和在動物營養代謝上的獨特功能。
二、甜菜堿的作用機理
甲基是動物體內各種物質代謝不可缺少的重要物質，動物本身幾乎不能合成甲基，必須由飼料供給。甜菜堿是最有效的甲基供體，它的三個甲基基團都可作為有效的活性甲基。其中壹個使高半胱氨酸甲基化，形成內源蛋氨酸和二甲基苷氨酸，內源蛋氨酸通過形成Ｓ－腺苷蛋氨酸釋放甲基，二甲基甘氨酸通過釋放甲基形成５－甲基四氫葉酸，而５－甲基四氫葉酸又是高半胱氨酸合成蛋氨酸的甲基供體。甜菜堿就是通過甜菜堿－高半胱氨酸甲基轉移反應，參與蛋白質、脂肪等物質的代謝，在神經系統、免疫系統、泌尿系統和心血管系統中起重要作用。
三、甜菜堿與膽堿、蛋氨酸的關系
甜菜堿、膽堿和蛋氨酸都是可以作為甲基供體，但蛋氨酸和膽堿在提供甲基之前都必須進行活化，才能作為甲基供體。膽堿必須先被運入線粒體內，經兩步氧化反應被轉變為甜菜堿，方能使其甲基容易轉移。另有研究表明，在對高半胱氨酸作為蛋氨酸前體的效力進行定量時發現，是甜菜堿而不是膽堿增強了高半胱氨酸到蛋氨酸的轉化。在配合飼料中因離子載體類抗球蟲藥以及其它化合物幹擾，抑制膽堿進入線粒體內的運輸系統，故膽堿在線粒體內轉化率極低。
雖然蛋氨酸也能提供甲基，但是機體通過動用蛋氨酸來提供甲基的前提條件是沒有足夠數量的甜菜堿或膽堿來供應活性甲基。換言之，如果甜菜堿或膽堿能提供充足的活性甲基，機體就可以節約更多的蛋氨酸參加包括蛋白質合成在內的其它代謝活動。而蛋氨酸也必須經甲基循環轉變成S-腺苷蛋氨酸，才能作為甲基供體。所以，甜菜堿是通過二個途徑節約蛋氨酸：壹是作為甲基供體，替代蛋氨酸的供甲基作用；二是通過甲基化反應合成內源性蛋氨酸。
四、甜菜堿在飼養與飼料工業中的主要功用
1、作為高效的甲基供體，替代蛋氨酸和膽堿的供甲基功能。
芬蘭糖業比較了甜菜堿和蛋氨酸對肉雞生長性能的影響，在仔雞和大雞的玉米豆粕型日糧中，試驗組分別添加0、0.5、1.0、1.5g/kg甜菜堿和蛋氨酸。結果表明，添加甜菜堿組的增重顯著高於添加蛋氨酸組。日本丸紅株式會社（1995）在美國所做的試驗則表明，如果肉仔雞開食料和育成料的蛋氨酸含量分別確保在0.4%和0.35%以上，就增重和飼料轉化率而言，0.5公斤甜菜堿相當於1公斤蛋氨酸。在蛋氨酸不足的日糧中，補加甜菜堿有節約蛋氨酸的作用，但在肉仔雞前期日糧中必須保證含有0.35%以上的蛋氨酸。
2、促進脂肪代謝，提高瘦肉率，防止脂肪肝，增強免疫功能。
甜菜堿通過促進體內磷脂的合成，壹方面降低了肝臟中脂肪合成酶的活性，另壹方面又促進了肝臟中載脂蛋白的合成，促進了肝中脂肪的遷移，降低了肝臟中甘油三酯的含量，有效地防止了肝中脂肪蓄積。並通過促進脂肪的分解和抑制脂肪的合成雙重作用來降低體脂的沈積。
江西贛江地區水產研究所報道，甜菜堿對降低草魚肝臟脂肪含量有顯著作用，在草魚長期投餵配合飼料、無青飼料補充的情況下，添加甜菜堿能很好地預防營養缺乏導致的脂肪肝病。
將甜菜堿和膽堿分別添加到成分相同的基礎日糧中，結果表明，飼用甜菜堿的幼禽，體內的脂肪量低於飼用膽堿的幼禽，且體內脂肪分布均勻，肉質更佳。Shette (1993)的試驗也得出了相同的結論。芬蘭糖業公司在美國做的甜菜堿和蛋氨酸效果的對比試驗（基礎日糧成分相同）結果表明，飼用甜菜堿的肉仔雞體內脂肪的增量低於飼用蛋氨酸的肉仔雞，而且增重提高了3.7%。Saundemon(1990)試驗證明，日糧中添加甜菜堿，會使生長雞體脂肪下降，蛋白質含量增加。許梓榮等(1998)報道，甜菜堿能顯著提高肉用雛雞肌肉和肝臟中遊離肉堿的含量。
3、提高抗球蟲藥的療效
鹽黴素、莫能黴素等離子載體類抗球蟲藥對家禽體內的離子平衡有影響，使腸道功能和營養吸收效率降低。由於甜菜堿對體內滲透壓激變有緩沖作用，和離子載體類抗球蟲藥壹起使用，能夠保護腸道細胞的正常功能和營養吸收，提高離子載體類抗球蟲藥的療效。同時還能保持糞便較低的含水率，對改善雞舍衛生也有好處。
4、作水產誘食劑
甜菜堿具有甜味和魚蝦敏感的鮮味，以及適合魚類嗅覺和味覺感受器的化學結構，並增強其他氨基酸的味感受效應，是理想的誘食劑。美國波士頓大學學者測定大螯蝦腿部化學感受器的協調性表明，甜菜堿是最大的刺激物。在飼料中拌入0.1%-0.3%的甜菜堿，對所有的魚類及蝦等甲殼類動物的嗅覺和味覺均有強烈的刺激作用；張陽軍（1990）用添加甜菜堿的飼料餵羅氏沼蝦，結果也表明甜菜堿對嗅覺和味覺都有較好的誘惑力。
甜菜堿的誘食作用不僅能夠提高飼料適口性，增加魚類攝食量，而且大大縮短了攝食時間。這樣既節省飼料、提高飼料利用率，又避免了因未吃完的飼料沈底腐敗造成的水體汙染。
5、甜菜堿具有抗應激和提高免疫力的作用
甜菜堿是滲透壓激變的緩沖物質。當細胞外界滲透壓發生激變時，細胞可以從外界吸收甜菜堿，以維持正常的滲透壓平衡，同時防止細胞中水分流出和鹽類的侵入。同時甜菜堿能提高細胞膜的鉀、鈉泵功能，可保證腸道粘膜細胞的正常功能和營養吸收。甜菜堿的這種對滲透壓激變的緩沖作用對維持應激狀態（如仔豬腹瀉，水產動物換水、蛻殼等）下正常的生理功能有重要作用。芬蘭制糖的幾項試驗證明，添加甜菜堿2KG/噸配合料能減少仔豬因斷奶而造成的應激反應，提高斷奶期仔豬的采食量和生長速度。
補飼甜菜堿可提高魚蝦尤其是幼蝦、魚苗的成活率。甜菜堿有利於海洋生物維持體內較低的鹽濃度，不斷補充細胞的水分，發揮滲透調節作用，使淡水魚苗適應向海水環境的轉變。Fred等(1979)報道，甜菜堿有明顯的鎮靜作用，增強巴比妥鈉的催眠作用，它通過促進體內高半胱氨酸向蛋氨酸的轉化，降低體內高半胱氨酸的含量，減輕其對谷氨酸脫毀酶活性的抑制，有利於腦內Y—氨基丁酸的合成，從而使中樞抑制作用加強。
6、提高脂溶性維生案A、D、E、K的穩定性
飼料生產的貯運過程中，大部分維生素或多或少地存在效價降低的現象，在預混料和配合飼料中，氯化膽堿對維生素穩定性影響最大。甜菜堿具有較強的保濕性能，能增強維生案穩定性，防止維生案A、D、E、K、B1、B6的貯存損失，溫度越高，時間越長效果越明顯。配合飼料中添加甜菜堿代替氯化膽堿能較好的保持維生素效價，減少經濟損失。
7、改善飼料效率
甜菜堿添加到飼料中可促進家禽生長並增加體重和產蛋量。pesti(1979)在以王米和豆粕為主的飼糧中，添加0.23％的甜菜堿，使21日齡肉雞日增重提高14.53％，料肉比降低5.56％。Eprotm(1986)在含蛋氨酸O.35％的飼糧中添加甜菜堿622mg／kg，使24—36周齡母雞的總產蛋數提高2％，料蛋比降低2％。