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脯氨酸及其衍生物通常用作脯氨酸有机催化反应中的不对称催化剂。CBS还原和脯氨酸催化的醛醇缩合是突出的例子。
在酿造过程中,富含脯氨酸的蛋白质与多酚结合产生浑浊(浑浊)。
L-脯氨酸是一种渗透保护剂,因此被用于许多制药和生物技术应用中。
植物组织培养中使用的生长培养基可以补充脯氨酸。这可以增加生长,也许是因为它有助于植物耐受组织培养的压力。有关脯氨酸在植物应激反应中的作用,请参阅§生物活性。