甜菜碱作为饲料添加剂具有提供甲基供体功能，可节省部分蛋氨酸。此外，它还具有调节体内渗透压、缓和应激、促进脂肪代谢和蛋白质合成、提高瘦肉率的功能，并能增强抗球虫药的疗效。在水产动物饲料中还可以用作诱食剂。
在家禽配合饲料中，甜菜碱可以降低鸡胴体肌脂肪，提高抗球虫药使用效果，促进生长或产蛋等。此外，甜菜碱还能提供甲基，从而节省部分蛋氨酸，可以适当减少DL-蛋氨酸的添加量以降低成本。
研究结果表明，添加甜菜碱可以显著提高肉鸡的生长速度和饲料转化率，增加肌细胞RNA含量，降低血清尿酸浓度。此外，口粮缺乏蛋氨酸时添加甜菜碱可以改善肉雏鸡的生长，提高饲料利用率，增加肉鸡胸肌率，改善肉质。甜菜碱还能提高产蛋率、蛋重、哈夫单位和蛋黄相对重，降低产蛋鸡腹脂沉积和肝脂肪含量。在饲料基础成分相同的情况下，添加甜菜碱的饲料有效率是添加蛋氨酸的2.35倍。合理替代DL-蛋氨酸是安全可行的，对生产性能无任何影响，并能降低成本，增加经济收益。
此外，甜菜碱还对艾美耳属球虫早期侵入和发育有一定的抑制作用。与盐霉素合用时，可以阻止柔嫩艾美耳球虫和堆型艾美耳球虫的发育，减轻对宿主肠道上皮细胞的损伤和降低死亡率。甜菜碱与聚醚类抗球虫药合用时，抗球虫指数明显提高。
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