甜菜堿最早在19世紀(jì)60年代由德國化學(xué)家從甜菜中提取，它是甘氨酸的三甲基衍生物，分子式為C5H11NO2，相對(duì)分子量為117.15。甜菜堿為黃色或白色晶體，味甘甜、微苦，在200 ℃下性質(zhì)較穩(wěn)定，易溶于水與醇類有機(jī)溶劑，遇強(qiáng)堿分解為三甲胺。作為兩性季銨型生物堿，其分子結(jié)構(gòu)的兩大特性為分子內(nèi)部電荷呈中性和含3個(gè)活性甲基。

甜菜堿會(huì)影響營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率。在豬及家禽中的研究發(fā)現(xiàn)，甜菜堿可以改善回腸或者總消化道對(duì)干物質(zhì)或有機(jī)物的消化率。將肉雞飼糧中甜菜堿添加水平從0.05%提高到0.10%可以改善粗蛋白質(zhì)的消化率，并顯著提高粗纖維的消化率。仔豬上的研究發(fā)現(xiàn)，甜菜堿能提高氨基酸的回腸消化率，增加回腸和總消化道中的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率。由于豬和家禽的腸道細(xì)胞并不會(huì)生成纖維降解酶，消化道纖維消化能力的提高表明甜菜堿可能會(huì)刺激腸道微生物對(duì)纖維的發(fā)酵。

滲透調(diào)節(jié)作用是指通過調(diào)節(jié)水分進(jìn)出維持細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及功能。甜菜堿作為滲透調(diào)節(jié)劑，在維持腸細(xì)胞形態(tài)及功能方面發(fā)揮重要作用。細(xì)胞內(nèi)水分含量的改變會(huì)影響離子強(qiáng)度，進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)酶及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。甜菜堿通過在遭受滲透壓及離子壓力細(xì)胞的細(xì)胞器中積累，替代無機(jī)離子，進(jìn)而保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的酶及細(xì)胞膜免遭無機(jī)離子的破壞。甜菜堿還能增加細(xì)胞的體積及高滲透壓下細(xì)胞內(nèi)自由水的含量，從而維持細(xì)胞的正常增殖能力。由于營養(yǎng)物質(zhì)的吸收依賴完整的腸道上皮，甜菜堿的滲透調(diào)節(jié)作用也可能改善營養(yǎng)物質(zhì)的消化。與腸細(xì)胞相似，腸道微生物也暴露在各種滲透狀況下，甜菜堿在許多革蘭氏陰性菌及革蘭氏陽性菌中發(fā)揮滲透調(diào)節(jié)作用，幫助微生物抵抗?jié)B透脅迫。

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