左旋肉碱属于两性离子，当pH为中性时，左旋肉碱以内酯的形式存在，稳定性较好 [21] 。与普通的氨基酸不同，左旋肉碱不带胺基，而是携带一个带正电季铵基团，不受pH条件影响，而且螯合过程不仅可以发生在其羧基上形成四元环，还能发生在羟基和羧基上形成六元环，因此它可以与许多金属离子形成多种稳定的螯合物，例如铜、锌、锰 [25] 、镁、钙等，可能的结构如下图所示，实际使用时，由于左旋肉碱的吸湿性强，在室温下容易结块，通常会制备成利用该原理，将左旋肉碱制备成为非吸湿性的盐 [26] ，例如L-肉碱酒石酸 [27] 、L-肉碱富马酸酯 [28] 和乙酰L-肉碱半乳糖酸酯 [29] 的钙、镁盐，现也有研究合成为L-肉碱乳清酸盐 [33] 等，方便储存运输以及包装使用。
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