L-苯丙氨酸是人體不能合成的一種必須氨基酸。在大多數食品的蛋白質中幾乎非限制氨基酸。可添加于焙烤食品，除強化苯丙氨酸外，與糖類起氨基-羰基反應，可改善食品的香味。食品工業上主要用作食品甜味劑阿斯巴甜的合成原料；也可作為營養增補劑。精制藥典級L-苯丙氨酸用于配制復合氨基酸輸液。

主要用途是用于功能性食品添加劑、氨基酸原料藥、用于生化研究，培養基的制備，醫藥上用作氨基酸類營養藥。L-苯丙氨酸是必需的氨基酸之一。用作營養強化劑、氨基酸輸液和復合氨基酸制劑的成分。該品是多種抗癌藥物及二肽甜味的原料。

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