La leucine (C6H13NO2), du grec ancien λευκός (blanc, éclatant3), acide aminé ramifié (indispensable), non polaire, homologue supérieur de la valine, est le plus courant des 22 acides aminés protéinogènes. Son nom en nomenclature systématique est Acide 2-amino-4-méthylpentanoïque. Sa composition chimique est identique à celle de l'isoleucine, mais ses atomes sont arrangés de manière différente, ce qui lui donne des propriétés différentes. Du point de vue nutritionnel, la leucine est, chez les humains, un acide aminé essentiel. On la trouve en quantités notables dans le germe de blé (2 170 mg), le thon (2 170 mg), les arachides (2 050 mg), le saumon (1 770 mg), le filet de bœuf (1 700 mg), les pois chiches (1 460 mg), le fromage blanc (caillé 1 230 mg) et le riz (complet 690 mg). Selon un article publié par des chercheurs de l'INRA dans le Journal of Physiology de décembre 2005, l'adjonction de leucine dans l'alimentation des rats permettrait une régulation de la "balance azotée". Celle-ci s'altère au cours du vieillissement, entraînant un déséquilibre entre dégradation et fabrication des protéines musculaires. C'est l'origine de la perte de masse musculaire observée chez les personnes âgées. Il reste toutefois à démontrer que les résultats enregistrés avec des rats sont reproductibles avec l'espèce humaine avant d'envisager une supplémentation en leucine de l'alimentation des personnes âgées.
La leucine a pour codons : UUA, UUG, CUA, CUG, CUC, CUU.
La L-leucine a une saveur sucrée (son seuil de détection est de 11–13 mmol·l-1) et est utilisée dans l'alimentation en Europe comme exhausteur de goût pour renforcer le goût d'une denrée alimentaire. C'est un additif alimentaire répertorié sous le numéro E641.
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