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亮氨酸可作为营养增补剂；调味增香剂。 可配制氨基酸输液及综合氨基酸制剂，降血糖剂，植物生长促进剂。
亮氨酸的作用包括与异亮氨酸和缬氨酸一起合作修复肌肉，控制血糖，并给身体组织提供能量。它还提高生长激素的产量，并帮助燃烧内脏脂肪，这些脂肪由于处于身体内部，仅通过节食和锻炼难以对它们产生有效作用。 
亮氨酸，异亮氨酸和缬氨酸都是支链氨基酸，它们有助于促进训练后的肌肉恢复。其中亮氨酸是最有效的一种支链氨基酸，可以有效防止肌肉损失，因为它能够更快的分解转化为葡萄糖。增加葡萄糖可以防止肌肉组织受损，因此它特别适合健美运动员。白氨酸还促进骨骼，皮肤，以及受损肌肉组织的愈合，医生通常建议手术后患者采取亮氨酸补充剂。 
由于它很容易转化为葡萄糖，因此亮氨酸有助于调节血糖水平。白氨酸缺乏的人会出现类似低血糖的症状，如头痛，头晕，疲劳，抑郁，精神错乱，和易怒等。 
亮氨酸最好的食物来源包括糙米，豆类，肉类，坚果，大豆粉，和全麦。由于它是一种必不可少的氨基酸，这意味着身体不能自己生产，只能通过饮食获得。从事高强度体力活动和低蛋白质饮食的人，应该考虑采取白氨酸补充。尽管有独立补充形式，但是最好还是与异亮氨酸和缬氨酸一起摄入。因此，选择混合型补充剂更为方便。 
但是和任何东西一样，过量摄入亮氨酸也会造成副作用，大量摄入已知与糙皮病，维生素A缺乏症等问题有关系，并会引起皮炎，腹泻，精神失常等问题。饮食中含有过多亮氨酸还会增加体内氨的数量，并破坏肝，肾功能。因此，除非咨询过医生，否则肝或肾功能受损患者不应该采用大剂量的亮氨酸，这会导致病情恶化。