L－亮氨酸在食品方面有着重要的作用。一方面，L－亮氨酸自身在调节氨基酸与蛋白质代谢方面起重要作用。Mortimore 和Reeta Poso 研究发现，亮氨酸是骨骼肌与心肌中唯一可调节蛋白质周转的氨基酸; 另一方面，L－亮氨酸的代谢产物α－酮异己酸也具有调节蛋白质代谢的作用。支链氨基酸的氧化速度较快，在体内分解产生ATP 的效率高于其它氨基酸，是体内重要的能量来源，可以用来补充大运动量引起的能量消耗，减轻由此引起的中枢神经系统的疲劳反应，因此，L－亮氨酸在抗疲劳作用中的地位是其它任何一种营养素所不能替代的。汤国进以小白鼠为研究对象，探讨色氨酸和亮氨酸对小白鼠运动能力的影响及其互相作用。对小白鼠进行连续一周色氨酸、亮氨酸灌胃后观察其游泳持续时间，结果表明，色氨酸对小白鼠有明显的致疲劳作用，而亮氨酸对小白鼠有明显的抗疲劳作用，两者同时作用对机体无较大影响。其他研究也表明，补充支链氨基酸能够减轻心肌缺血对心肌造成的伤害，防止慢性肝病引起的过度消瘦和对神经系统的损伤。可见，L－亮氨酸对维持危重病人的营养需要、抢救患者生命起着积极作用。