L-半胱氨酸主要應用在化妝品、醫藥、食品領域。在化妝品方面，用于制備燙發精、防曬霜、生發香水與養發精等。在醫藥領域用于制備甲基半胱氨酸、乙基半胱氨酸、乙酰半胱氨酸、半胱氨酸甲酯、半胱氨酸乙酯及綜合氨基酸制劑等藥物。半胱氨酸可用作放射線損傷的防護藥物。在食品方面，L-半胱氨酸用作面包發酵助劑(催熟劑)、奶粉及果汁用抗氧化劑的穩定劑及寵畜食物的營養劑等。

主要用于醫藥、化妝品、生化研究等方面。用于面包料中，以促進谷朊形成及促進發酵、出模、防止老化等。用于天然果汁中，以防止維生素C氧化和防止果汁變成褐色。該品有解毒作用，可用于丙烯腈中毒、芳香族酸中毒。該品還有預防放射線損傷人體的作用，也是治療支氣管炎的藥物，尤其是作為化痰藥（大多以乙酰L-半胱氨酸甲酯酸鹽的形式使用。化妝品方面主要用于美容水、燙發液、防日曬的護膚膏霜等。

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