研究表明，許多微生物中也存在L-肉堿，利用酵母、曲霉、青霉、根霉等微生物液體深層培養或固態發酵，可以積累L-肉堿。但由于菌種的篩選工作比較復雜，發酵水平還比較低，許多研究仍停留在實驗室水平。
生產工藝：發酵中用于細菌培養基材料的有蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、富馬酸、磷酸鹽、硫酸鹽以及左旋肉堿的前體物（γ-丁基甜菜堿、反式巴豆甜菜堿等）；用于左旋肉堿提取的材料有活性炭、氨水、乙醇、丙酮等。菌種采用具有羥化酶或左旋肉堿水解酶（巴豆甜菜堿水解酶）活性膿桿菌、大腸桿菌、假單胞菌、無色桿菌等。誘導培養，達到穩定期后加前體轉化，發酵溫度30~37℃。離子交換柱層析時，采用強酸型離子交換樹脂。結晶時，精制液濃縮合，用無水乙醇靜止結晶。成品形式除肉堿內鹽外，還有肉堿酒石酸鹽、鹽酸鹽等。