亮氨酸（Leucine，缩写Leu），是人体 必需氨基酸 之一， 从成年人体营养需求来说，是指成年人体生理所必需，体内无法合成而必须由食物提供。 分子式 为C 6 H 13 NO 2 ，外观为白色结晶或结晶性粉末，无臭。密度为1.293g/cm 3 （18°C时）， 溶解度 为21.5g/L（25°C时），在水中略溶，在 甲酸 中易溶，不溶于 三氯甲烷 和 甲醇 ， 乙醇 中微溶。 亮氨酸有L、D两种构型，用投影式书写时， 羧基 在上，R 基团 在下，-NH 2 在左边的属L-氨基酸，而-NH 2 在右边的为D-氨基酸。
L-亮氨酸存在于 蛋白质 中，并且在玉米 麸质 及动物 血粉 中含量最为丰富， 也可以在牛奶、 麦芽 、 鸡蛋 、奶酪、猪肉和 糙米 、 豆类 、 坚果 和 大豆粉 等富含亮氨酸的食物中获取，平时可以通过以上食物补充亮氨酸。 亮氨酸主要的生理作用包括增加和保护肌肉，控制血糖，并为肌肉提供代谢能量的工作，组成 神经肽 以及神经递质，可以产生镇定和减痛的效果，此外，它还能促进肠道生长发育及功能的完善，并且是 支链氨基酸 中最强的 胰岛素 促分泌剂之一。 同时，亮氨酸还能提高生长激素的产量以及帮助燃烧内脏脂肪。
亮氨酸主要应用于医药、食品、农业和化妆品领域。 在医药领域，亮氨酸及其 衍生物 在医药上可用作营养剂、代谢改良剂及搭配特殊膳食； 食品工业中亮氨酸可做骨关节补充剂； 在农业领域中， 水产动物 饲料中协同添加亮氨酸可能产生更高的应用价值，如促进鱼的生长、提高鱼体免疫力等， 若对农作物使用含有L-亮氨酸的氨基酸肥料，可以增加产量，改善品质； 在化妆品应用中使用L-亮氨酸及其 衍生物 可以达到延缓皮肤衰老，嫩化肌肤的作用。
发现历史
19世纪到20世纪中叶是发现和研究各种营养素的鼎盛时期，人类发现了 蛋白质 、脂肪、碳水化物、矿物质、 维生素 等营养素及其生理作用。这时期 营养学 研究出现了飞跃。
1820年，布拉康诺特（Braconnot）在明胶、羊毛和肌肉的水解物中发现亮氨酸。20世纪中期，根据人体实验的结果，亮氨酸、 缬氨酸 等8种 必需氨基酸 被确认。
亮氨酸曾因是白色结晶被称为白氨酸，其是最先从奶酪中分离得到的一种 支链氨基酸 。
来源
食物来源
亮氨酸存在于 蛋白质 中，并且在 玉蜀黍属 麸质 及动物 血粉 中含量最为丰富。亮氨酸是 人与动物 自身不能合成而必须依赖外源供给的人体 必需氨基酸 之一，是 哺乳纲 的必需氨基酸和生 生糖氨基酸 。
亮氨酸可以在牛奶、 麦芽 、 鸡蛋 、奶酪、猪肉和 糙米 、 豆类 、 坚果 和 大豆粉 等富含亮氨酸的食物中获取。
膳食建议
美国国家科学院 （National Academy of Sciences） 对支链氨基酸建立了每日最低需求量如下：婴儿所需亮氨酸135mg/kg；10~12岁的儿童所需亮氨酸42mg/kg；成年人所需亮氨酸16mg/kg，70kg体重的成年男性每日所需亮氨酸1042mg。
支链氨基酸 每日最低的需求量，约占 必需氨基酸 的40%。据美国 威斯康星大学 （University of Wisconsin）的哈珀（Harper）等的研究，这些 支链氨基酸 在每日摄取的必需氨基酸数量中要占50%以上。
生理作用
生物学功能
维持机体健康
在组织中，亮氨酸在组成机体 蛋白质 氨基酸含量中高达8%。在肌肉中亮氨酸是第四位高浓度的氨基酸，主要会在肌肉中被用，承担着增加和保护肌肉，并为肌肉提供代谢能量的工作。当身体出现严重压力和应激状况时， 支链氨基酸 成为肌肉中能量的重要来源和制造者，是合成代谢反应中的主要能量来源，可以帮助合成复杂的 合成物 、刺激蛋白质合成、提高氨基酸的重组利用和减少压力引起的蛋白质降解。此外，亮氨酸是 禁食 状态下唯一可以代替 葡萄糖 的氨基酸，是身体热量和能量的重要来源。
在大脑中 支链氨基酸 的作用是组成 神经肽 以及神经递质，可以产生镇定和减痛的效果。
亮氨酸可以促进肠道生长发育及功能的完善，可以延缓衰老和治疗肝脏 纤维化 ，阻碍 细胞周期 ，保障胎儿正常发育，促进泌乳量，提高乳品质，还可以在疾病情况下，提高骨骼肌合成、延缓骨骼肌群流失及缓解体重下降等生物学功能。
参与胰岛素分泌
亮氨酸是 支链氨基酸 中最强的 胰岛素 促分泌剂之一，急性亮氨酸作用可促进胰岛β 细胞 胰岛素分泌。无论在 啮齿动物 还是人体内，急性亮氨酸作用均可提高胰岛素分泌水平。
急性亮氨酸刺激胰岛素分泌涉及两个方面：其一，亮氨酸可通过代谢作用而促进胰岛素分泌。其二，亮氨酸可别构激活 谷氨酸脱氢酶 （ 谷氨酸盐 Dehydrogenase，GDH）而促进 线粒体 代谢。
吸收代谢
亮氨酸的分解完全通过脂肪途径来完成。 亮氨酸进行分解代谢的主要部位，是在心肌和骨胳肌，因而进入体内的支链 氨基 酸很少被肝脏所摄取。亮氨酸脱去氨基酸的碳链，通过一系列的氧化过程，最后经醛醇裂解酶（存在于心线粒体内）的作用，将β羟β 甲基 戊二 CoA分裂为 乙酰乙酸 和乙酸。
缺乏亮氨酸
缺乏亮氨酸会对眼睛产生不利的影响。 幼儿体内缺乏亮氨酸会引起特发性 高血糖 症、 糖代谢 失调，伴有胆汁分泌减少的 肝病 、贫血等。
亮氨酸过量
亮氨酸是组成 蛋白质 中的 必需氨基酸 之一，为20种氨基酸中惟一的 生酮氨基酸 。有报道含亮氨酸高的食品易引起儿童低血糖，在 胰岛素 作用机制研究中发现胰岛素与其 细胞 受体接触作用时，受体两条α链分别与胰岛素2个 位点 接触，其中一个接触位点是胰岛素β链上第17位亮氨酸。增加亮氨酸能否提高胰岛素与受体间的敏感性，能否加速血糖的利用。机制原因不明。
过量亮氨酸可能有利于抑制肿瘤生长，减少转移，延长 白血病 患儿生存期。
应用
医药工业
亮氨酸是临床选用的复合结晶氨基酸静脉注射液的原料，用于幼儿特发性 高血糖 的诊断和治疗以及 糖代谢 失调、伴有胆汁分泌减少的 肝病 、贫血、肌肉萎缩症等。
亮氨酸及其 衍生物 在医药上可用作营养剂、代谢改良剂，具有抗 溃疡 、防辐射、抗菌、治癌、 催眠 、镇痛，为不能经口获得营养的病人配制特殊膳食的功效。
食品工业
以亮氨酸为主要成分复配得到的一款骨关节补充剂，能够修复 关节炎 大鼠的关节 软骨 损伤，在增加肌肉量与肌肉力量的同时强化肌肉与软骨的物理相互作用和内分泌相互串扰，达到比普通补充剂更好的修复软骨损伤作用。
可为针对肌肉无力和肌肉失衡导致的关节磨损的相关产品的开发提供有价值的理论依据。
农业领域
饲料应用
以0.2%的水平在饲料（植物蛋白源替代部分 鱼粉 ） 中联重科 合添加亮氨酸能够更有效地促进 大菱鲆 幼鱼的生长和肠道健康，并能够提高鱼体的免疫力。这是对植物蛋白源替代 鱼粉 后的鱼类饲料中添加亮氨酸的 协同作用 的首次评估，说明了 水产动物 饲料中协同添加特定氨基酸可能产生更高的应用价值。
肥料应用
L-亮氨酸与 稀土 配位化合物 是氨基酸肥料和农药的一种，不仅能增产、防止农作物病虫害，并且能被 日光 和微生物降解，是深受人们喜爱的“绿色农药”。这种农药的降解产物还可促进农作物对 微量元素 的吸收利用，增加产量，改善作物的品质。
化妆品应用
L-亮氨酸及其 衍生物 作为人体必需的物质，性质与人体皮肤相似。在化妆品应用中使用L-亮氨酸及其 衍生物 可以达到延缓皮肤衰老，嫩化肌肤的作用。
结构
亮氨酸是非 极性 R基氨基酸， 分子式 是C 6 H 13 NO 2 ， 结构式 如下图。 像所有氨基酸一样，亮氨酸有两个 官能团 ：一个 胺基 团(NH 2 )和一个羧基(COOH)，还有一个分支侧链CH 2 -CH(CH 3 ) 2 。
亮氨酸的α 碳 都是不对称碳原子，在此碳 原子 上连着四个互不相同的 基团 或原子（即—R、一NH一COOH和H）。这四个基团在空间排列的位置可以有两种形式，互为镜像，不能 重叠 ，成为两个相对应的异构体，有L和D两种构型。
其结晶为黄褐色，小球形或油滴状，有同心圆或密集辐射状条纹，折光性强，可溶于 冰醋 、 盐酸 及 氢氧化钾 。
理化性质
物理性质
亮氨酸为白色结晶或结晶性粉末，无臭，味微苦。密度为1.293g/cm 3 （18°C时），pH值为2.35， 沸点 为145-148℃。溶解性在25℃时达到21.5g/L，溶于水、 乙酸 、 稀盐酸 、碱性 氢氧化物 和 碳酸根 ，在乙醇中微溶。 熔点 很高，达到293℃。本品具旋光性，比旋度为＋14.5°至＋16.0°。
化学性质
亮氨酸多在熔融时分解，能溶解在 强酸 强碱 中，其形成的盐多能溶于水。亮氨酸也是典型的α-氨基酸，具有以下氨基酸化学反应特性。
氨基 酸的α-氨基和α- 羧基 都参与了反应，反应是氨基酸与一分子 茚三酮 在弱酸性溶液中共热、氨基酸氧化脱氨、脱羧生成还原型 三酮，再与一分子茚三酮反应生成Ruhemann氏紫（鲁赫曼氏紫）。茚三酮反应可以用于对氨基酸进行定性检测或定量测定。
Sanger反应最早由 英国 科学家Frederick Sanger（ 桑格 ）用于 多肽 和 蛋白质 的N-末端氨基酸的测定。
在弱碱性条件下，氨基酸的α-氨基与2.4-二硝基 氟苯 发生反应，生成稳定的黄色物质2，4- 二硝基苯 基氨基酸，即DNP-氨基酸。
反应在弱碱性（pH9.0）条件下进行，由苯 异硫氰酸酯 与 氨基 酸的α-氨基反应，生成苯氨基硫甲酰 衍生物 。 PTC- 氨基酸在 硝基甲烷 中与酸作用，迅速 环化 生成相应苯乙内酰硫脉衍生物，即PTH-氨基酸。
该方法可以用于 多肽 及 蛋白质 N- 末端氨基酸 的鉴定，还可以用于多肽链的序列测定。
合成和制备过程
L-亮氨酸的生产方法有 生物合成 途径、发酵生产法、微生物转化法和直接发酵法、提取法、 化学 合成法。
生物合成途径
L-亮氨酸的生物合成途径从 丙酮酸 开始，丙酮酸在 乙酰 酸合成酶的 催化 下，与来源于丙酮酸的 活性乙醛 基缩和形成α-乙醛 DL-乳酸 ，α-乙醛乳酸在 二轻 酸还原异构酶催化下发生 甲基 自动位移形成α，β二 羟基 异戊酸 。该产物经二酸酸脱水酶催化脱水后形成α- 酮基 异戊酸。α- 酮基 异戊酸在α 异丙基 DL-苹果酸 合成酶的作用下，接受由 乙酰辅酶A 转来的 酰基 形成α-异丙基苹果酸。α-异丙基苹果酸在α-异丙基苹果酸 异构酶 作用下形成β-异丙基苹果酸，再经以NAD为辅助因子的β-异丙基 苹果酸脱氢酶 作用形成α-酮基异己酸。α-酮基异己酸由 支链氨基酸 转氨酶 催化 与 谷氨酸 转氢形成L-亮氨酸。
发酵生产
亮氨酸合成的直接 前体 是 缬氨酸 的中间体---α-酮基 异戊酸 ，其关键酶是α- ALS 和α- 异丙基 苹果酸合成酶，前者受到 氨酸的 反馈抑制 和三种支链氨基酸的多价阻遏；后者受到亮氨酸的反馈抑制和阻遏。为了积累亮氨酸，就需要通过菌种选育来解除抑制和阻遏。
微生物转化法
微生物转化法又称添加前体发酵法。利用 葡萄糖 为发碳源、能源，再添加目的氨基酸的前体物，经特定微生物的代谢转化作用将该前体物有效地转化为目的氨基酸。 德国 学者乌尔里希·格罗格（ Ulrich Groeger）采用分批流加培养法，流加 生物合成 L-亮氨酸的 前体 物α- 酮基 异已酸32g/L，经谷氨酸棒杆菌ATCC13032发酵23h，产L-亮氨酸24g/L。
微生物直接发酵法
利用微生物能自身合成L-亮氨酸的能力，通过对 出发菌株 的诱变处理，选育出营养缺陷型及氨基酸结构类似物抗性突变株，以解除 代谢调节 中的 反馈抑制 与阻遇，达到过量积累L-亮氨酸的目的。以微生物直接发酵法生产L-亮氨酸，已形成一定规模的工业生产能力。
提取法
L-亮氨酸在 蛋白质 中含量较多，将干酪素、 角蛋白 、 血色素 在酸性条件下 水解 ，用碱中和 即有 亮氨酸沉淀，用β- 矾酸使沉淀结晶，用离交法、层析法分离。虽有由天然蛋白质水解液分离提取L-亮氨酸产品，但该方法工艺费时、 收率 低，不适合大规模工业化生产。
化学合成法
化学合成法又分Storeker法、α-卤 代酸 法等。前法是将 异戊醛 制成 醇再制成氨基清后水解，或将异戊醛先制成乙内酰尿 衍生物 后加压加热水解；后法是将异己酸在 三氯化磷 存在的情况下加人澳生成α-澳异己酸，再与氨作用生成亮氨酸。