左旋肉堿屬于兩性離子，當pH為中性時，左旋肉堿以內酯的形式存在，穩定性較好 [21] 。與普通的氨基酸不同，左旋肉堿不帶胺基，而是攜帶一個帶正電季銨基團，不受pH條件影響，而且螯合過程不僅可以發生在其羧基上形成四元環，還能發生在羥基和羧基上形成六元環，因此它可以與許多金屬離子形成多種穩定的螯合物，例如銅、鋅、錳 [25] 、鎂、鈣等，可能的結構如下圖所示，實際使用時，由于左旋肉堿的吸濕性強，在室溫下容易結塊，通常會制備成利用該原理，將左旋肉堿制備成為非吸濕性的鹽 [26] ，例如L-肉堿酒石酸 [27] 、L-肉堿富馬酸酯 [28] 和乙酰L-肉堿半乳糖酸酯 [29] 的鈣、鎂鹽，現也有研究合成為L-肉堿乳清酸鹽 [33] 等，方便儲存運輸以及包裝使用。