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一水甜菜碱通常为白色结晶体或粉末，易溶于水，也易溶于甲醇和乙醇等溶剂。其物理性质稳定，不易受热、光和空气的影响而变质。

一水甜菜碱的分子式为C₅H₁₃NO₃，也有资料指出其分子式为C₅H₁₁NO₂·H₂O（考虑到一水合物的存在）。为简化说明，这里采用C₅H₁₃NO₃。

一水甜菜碱在工业和化工领域有着广泛的应用，如作为有机合成砌块成员，用于分子结构的模块化组装，如超分子复合物、金属有机框架和纳米颗粒等。