甜菜碱是一种天然存在的、具有多种重要功能的化合物。它最初是从甜菜（Beta vulgaris） 中发现的，因此得名。它不仅是植物中的一种代谢物，也是动物和人类体内不可或缺的物质。
形式：
无水甜菜碱：白色结晶性粉末，有吸湿性，味甜。
甜菜碱盐酸盐：甜菜碱的盐酸盐形式，稳定性更好，常用于饲料和医药中
一、主要功能与应用
甜菜碱的功能非常广泛，其主要应用领域如下：
1.在动物营养与饲料工业（最主要应用） 这是甜菜碱最大的消费市场，主要作为饲料添加剂。
甲基供体：这是其最核心的功能。甜菜碱提供甲基（-CH₃），参与体内的甲基化反应，可以部分替代昂贵的蛋氨酸和胆碱，降低饲料成本。
诱食剂：对水产动物（如虾、蟹、鱼）有强烈的诱食作用，能提高采食量，促进生长。
渗透压保护剂：帮助细胞在外界环境渗透压变化（如水质盐度变化）时维持内部水分平衡，减少应激反应，从而提高虾蟹的成活率和生长速度。这对水产养殖至关重要。
2.在人类健康与食品工业
营养补充剂：
保护肝脏：通过提供甲基，促进肝脏脂肪代谢，常用于辅助治疗脂肪肝、肝硬化。
降低同型半胱氨酸（Hcy）：高水平的Hcy是心脑血管疾病的独立风险因子。甜菜碱作为甲基供体，帮助将Hcy转化为无害的蛋氨酸，从而保护心脏和血管健康。
改善消化：作为胃酸补充剂（以其盐酸盐形式），用于治疗胃酸过低相关的消化不良。
食品添加剂：
保湿剂：由于其强吸湿性，可用于食品中保持水分，防止变干。
风味改良剂：用于增强风味。
3.在化工与其他领域
表面活性剂：甜菜碱型两性表面活性剂（如椰油酰胺丙基甜菜碱）非常温和，对皮肤和眼睛刺激性小，广泛用于高端洗发水、沐浴露、洗面奶等个人护理产品中。
植物抗逆助剂：在农业上，外源施加甜菜碱可以帮助植物抵抗干旱、高盐、低温等逆境条件，提高作物产量。
二、来源
植物：甜菜（特别是糖蜜）、菠菜、藜麦、小麦麸皮等。
动物：虾、蟹等水生动物含量较高。
人工合成： 化学合成法是商品甜菜碱的主要来源。最常用的工艺是以氯乙酸和三甲胺为原料进行反应，生成甜菜碱盐酸盐，再经精制提纯得到产品。
在甜菜碱的生产过程中，三甲胺主要来源于以下两个方面：
原料引入：如果使用氯乙酸和三甲胺（TMA）为原料进行合成，过量的TMA或反应不完全会导致最终产品中残留TMA。
自身降解：甜菜碱本身在高温、高湿或长期储存的不稳定条件下，会发生降解，重新生成三甲胺和甘氨酸。这是即使纯品甜菜碱在储存后也可能出现异味的主要原因。
三甲胺具有强烈的、令人不愉快的鱼腥味，即使含量很低也会严重影响产品的气味和口感。因此，有效去除TMA是生产高品质甜菜碱的核心环节。
离子交换树脂去除甜菜碱中的三甲胺（TMA）是一项非常高效和精细的纯化技术，尤其适用于对气味要求极高的食品级或医药级甜菜碱的生产。 这个方法的核心在于利用甜菜碱和三甲胺在离子形态上的差异，通过选择合适的树脂选择性吸附其中一种，从而实现分离。
三甲胺 (TMA)： 是一种弱碱（pKb ≈ 4.2）。 在酸性条件（pH < 7） 下，它会质子化，形成带正电的三甲胺阳离子 (TMAH⁺)；在中性或碱性条件（pH > 7） 下，它以游离碱的形式存在，是电中性的。
甜菜碱 (Betaine)： 是一种两性离子，分子内同时带有正电荷和负电荷（(CH₃)₃N⁺CH₂COO⁻），但整体显电中性。 它的这种结构在整个pH范围内都非常稳定，其净电荷不随溶液pH的变化而改变，始终是电中性的偶极离子。
关键差异：甜菜碱在任何pH下都是电中性的，而三甲胺的电荷状态随pH变化。这是我们实现分离的理论基础。
阳离子交换树脂吸附法（除TMA） 这是最直接、最常用的方法：
将含有TMA的甜菜碱溶液调节至酸性（pH < 7，例如pH 3-5）。当溶液通过阳离子交换树脂床时，带正电的TMAH⁺ 会与树脂上的活性离子（如H⁺或Na⁺）发生交换，被牢牢吸附在树脂上。 电中性的甜菜碱分子不会被树脂吸附，直接随流动相流出。
离子交换树脂法（特别是阳离子交换法）是去除甜菜碱中三甲胺的一种高效、可靠的精制手段。
核心优势：利用了两者电荷特性的本质差异，实现了高选择性的分离，纯化效果远优于简单的洗涤或结晶。
适用场景：非常适合大规模工业化生产，制备对气味要求极严的高端产品。