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谷胱甘肽是動物組織中產生的最強的抗氧化劑之一，是一種由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽。半胱氨酸上的巰基為谷胱甘肽活性基團（故谷胱甘肽常簡寫為GSH），使它具有強大的供電子（或還原）和金屬螯合能力。
谷胱甘肽有還原型（GSH）和氧化型（GSSG）兩種形式，兩者形成較高的負氧化還原（還原/氧化）電位差，使其成為身體組織中非常強大的還原劑或抗氧化劑。谷胱甘肽能夠與重金屬、某些藥物和毒素等結合，而具有整合解毒作用。故谷胱甘肽（尤其是肝細胞內的谷胱甘肽）能參與生物轉化作用，從而把機體內有害的毒物轉化為無害的物質，排泄出體外。谷胱甘肽還能幫助保持正常免疫系統的功能。谷胱甘肽的這些特征對代謝和生理過程有顯著的影響，進而影響人類和動物的健康。
人體組織中的谷胱甘肽濃度與人類健康和衰老有關。身心健康和長壽的人群的血液組織中的谷胱甘肽含量較高，相反，患有關節炎、糖尿病或心臟病的老年人的谷胱甘肽水平低于無病者，患有癌癥和泌尿生殖系統、胃腸道、心血管和肌肉骨骼疾病的慢性患者體內的谷胱甘肽濃度顯著降低。
機體組織中谷胱甘肽濃度的變化與一系列炎癥性和神經退行性疾病和癌癥等疾病有關。谷胱甘肽缺乏癥已被記錄在多種肺部疾病中，例如急性呼吸窘迫綜合征、哮喘和慢性阻塞性肺病等。肝臟疾病（脂肪肝、急性和慢性肝炎、肝硬化）也與谷胱甘肽減少有關。體外實驗中谷胱甘肽的消耗抑制免疫細胞功能，細胞內谷胱甘肽在免疫細胞的正常功能中發揮著核心的作用。因此，建議將補充谷胱甘肽用作輔助治療劑。
有證據表明羊體內谷胱甘肽水平受定量基因變異和單基因影響，在這兩種類型基因控制下，健康狀況不佳似乎與谷胱甘肽濃度低有關。動物個體等級不隨采食量和疾病狀態（線蟲感染）的變化而改變，這表明組織中谷胱甘肽的含量可能有遺傳基礎。
提高組織中谷胱甘肽的水平還可以改善家畜的肉質。氧肌紅蛋白和脂質過氧化氫作用對肉的顏色和嫩度有顯著的影響，谷胱甘肽作為一種抗氧化劑，可能在保存肉制品的保質期和質量方面發揮重要作用。
谷胱甘肽是一種小肽，可以在小腸中被消化為組成氨基酸，然而，一些谷胱甘肽可以直接被吸收到循環系統中。在大鼠實驗中，口服液體和固體形態的谷胱甘肽可以顯著提高血漿谷胱甘肽濃度2-3倍，而口服等量的組成氨基酸則沒有效果，在同一試驗中，血漿谷胱甘肽濃度的變化似乎具有劑量依賴性，最大劑量為375mg/kg，人類受試者口服15mg/kg可提高血漿谷胱甘肽水平2-5倍。
通過補充半胱氨酸前體可以增加谷胱甘肽的合成，另一個提高組織谷胱甘肽水平的食物來源是冷加工的乳清蛋白。乳清蛋白濃縮液已被證明是一種有效和安全的半胱氨酸供體，用于在免疫缺陷狀態下，消耗谷胱甘肽期間補充谷胱甘肽。動物（大鼠）實驗表明，乳清蛋白的濃縮物也表現出抗癌變和抗癌（結腸癌）活性。
在哺乳動物中，半胱氨酸可以由蛋氨酸合成，當蛋氨酸被分解代謝時，大約一半可以通過反硫化途徑轉化為半胱氨酸，這已在綿羊實驗中得到證實，在綿羊十二指腸每天注射0.88-2.25g的蛋氨酸，持續5周，輸注期間血漿中的半胱氨酸濃度和紅細胞中谷胱甘肽濃度顯著增加。
谷胱甘肽廣泛存在于動植物中，在生物體內有著重要的作用。新鮮肉類中的谷胱甘肽含量相對較高，牛肉為 20 mg/100g，雞胸肉（帶皮）為 9.5 mg/100g，水果和蔬菜中的谷胱甘肽含量適中，而乳制品、谷物和面包中的谷胱甘肽濃度較低。由谷胱甘肽是在細胞內合成并運輸到細胞外，因此組織中的谷胱甘肽含量似乎高于血液中的含量。例如，綿羊肝臟組織中的谷胱甘肽為 1200 至 2200 mg/kg，肌肉組織中的谷胱甘肽為 180 至 540 mg/kg，全血中的谷胱甘肽為 170 至 250 mg/L。在組織中，肝臟的谷胱甘肽濃度最高，其次是腎臟、肺、腸、大腦，然后是肌肉（心臟）。對小鼠體內谷胱甘肽含量研究表明，肝臟、腎臟、心臟、脾臟和大腦中谷胱甘肽的變化與全血的變化是平行的，因此血液水平可以作為一個整體的身體指標。
使用含有高濃度的谷胱甘肽或半胱氨酸和谷氨酸的食物來提高組織抗氧化能力可能是預防和/或治療疾病的一種選擇。
谷胱甘肽和其他抗氧化劑作為營養藥物在預防或治療許多慢性疾病及衰老方面的應用研究和臨床實踐引起了科學工作者的極大關注。為了預防慢性疾病，這些營養藥物需要長期或一生服用，在這種情況下，富含谷胱甘肽或其他抗氧化劑的食物應該是較合適的選擇。谷胱甘肽濃度似乎具有中等遺傳力，應用現代遺傳育種技術提高組織中谷胱甘肽的濃度是可行的。盡管關于組織中抗氧化劑水平與動物健康和生產性能之間的關聯研究很少，但根據人類研究的結果預期，提高天然抗氧化劑的水平可以提高動物的健康以及它們應對壓力和傳染病的能力，延長肉制品的保質期和質量，并為消費者的健康提供福利。