Бетаин, химическое название — N,N,N-триметилглицин, представляет собой алкалоид с четвертичной аммониевой структурой; его молекулярная формула — C₅H₁₁NO₂, молекулярная масса — 117,15. Его химическая структура сходна со структурой аминокислот, однако наличие трёх метильных групп придаёт ему высокую полярность; бетаин существует в виде белого кристаллического порошка, температура плавления — 293–305 °C; он легко растворяется в воде и полярных растворителях и широко присутствует в организме как в свободной, так и в связанной форме.

С точки зрения метаболической функции, бетаин является ключевым донором метильных групп: под действием фермента бетаин-гомоцистеинметилтрансферазы (BHMT) метильная группа переносится с бетаина на гомоцистеин с образованием метионина; этот процесс играет решающую роль в поддержании внутреннего метильного баланса. Клинические исследования показывают, что ежедневный приём 1,5–6 г бетаина значительно снижает уровень гомоцистеина в крови, уменьшает риск атеросклероза и улучшает сердечно-сосудистое здоровье. Гепатопротективный механизм бетаина связан со стабилизацией структуры мембран гепатоцитов и ускорением транспорта жиров в процессе их метаболизма; эксперименты на животных свидетельствуют, что длительное потребление бетаина повышает уровень фосфолипидов в печени и противодействует повреждению печени, индуцированному такими токсинами, как тетрахлорметан.

В контексте осморегуляции бетаин, выступая в роли совместимого растворителя, поддерживает водный баланс внутриклеточной среды за счёт образования водородных связей, тем самым защищая активность ферментов и структуру биомолекул. Благодаря этим свойствам бетаин является важным компонентом спортивного питания: он предотвращает электролитные нарушения, обусловленные дегидратацией, а также снижает посттренировочное воспаление путём ингибирования киназы TBK1; исследование, опубликованное командой Столичного медицинского университета в журнале Cell, подтверждает его способность замедлять процесс старения множества органов.

В промышленном применении производные бетаина проявляют разнообразные функции: алкилбетаиновые поверхностно-активные вещества обладают низкой раздражающей активностью и стойкостью к жёсткой воде, что делает их широко используемыми в моющих средствах и кондиционерах для тканей; сульфобетаиновые соединения сохраняют стабильность в условиях сильной кислотности и щёлочности, что позволяет применять их в качестве нефтеотгоняющих агентов на нефтяных месторождениях; фосфатэстерные бетаины, благодаря своим выдающимся эмульгирующим свойствам, находят применение в качестве добавок при обработке металлов. В сельском хозяйстве экзогенное внесение бетаина способно повышать стрессоустойчивость культур: например, улучшать всхожесть кукурузы в условиях низких температур и засухи, а также ослаблять подавление фотосинтеза томатов под воздействием солевого стресса.

С точки зрения безопасности, бетаин в обычных дозах хорошо переносится; однако его чрезмерное потребление может вызывать желудочно-кишечный дискомфорт или гипотензию, поэтому лицам с нарушением функции почек следует применять его с осторожностью. Природными источниками бетаина являются свёкла, шпинат, ягоды годжи и другие продукты; при этом свёкла, особенно содержащая сахарный мёд, обладает самой высокой концентрацией бетаина и поэтому является отличным выбором для пищевых добавок.