血浆游离氨基酸是氨基酸在各组织间转运的主要形式。肝脏通过维持血浆氨基酸的浓度，调整不同摄入量和组织需要量之间的平衡。正常成人血浆游离氨基酸总浓度为350～650mg.L-1，昼夜周期性相差约30%，个别氨基酸昼夜差一般不大于50%.

血浆氨基酸是受肝脏调节，但当氨基酸摄入量超过代谢限度时，血浆氨基酸的浓度会急剧上升。如分别给断乳大鼠和成年大鼠以含不同量色氨酸的饲料，当色氨酸含量超过生长或维持需要的最大量（断乳鼠色氨酸需要量占饲料0.1%、成年鼠色氨酸需要量占饲料0.03%）时，血浆色氨酸浓度增高。这种方法曾用于测定人体必须氨基酸的需要量，如测得成人色氨酸的需要量为3mg/kg体重。这与用氮平衡法得出的需要量结果一致。然而，对其他氨基酸（如赖氨酸）的测定没有得到理想的结果。

血浆氨基酸浓度也受膳食糖的影响。在进食糖后，胰岛素的分泌增多。在胰岛素的作用下，大多数氨基酸进入肌肉，而使血浆中的浓度下降。其中以支链氨基酸的下降最为明显，在进食一次葡萄糖后可降低40%；而某些氨基酸（如色氨酸）受影响很少。

氨基酸进入脑细胞的量，也决定于血浆中其他竞争性氨基酸的浓度。给大鼠色氨酸后，脑中游离色氨酸的含量增高，5-羟色胺增多；给大鼠进食糖，引起血浆中支链氨基酸大幅度下降，促进色氨酸进入脑组织，同样使脑中5-羧色胺增高。

上述作用不仅与5-羧色胺的代谢有关，而且在病理情况下，对脑功能的影响也有重要意义。肝脏硬化、功能不全时，在肠道细菌作用下产生的胺和氨，不能正常地在肝脏分解与转变，而是由循环通过血脑屏障进入脑细胞。如苯丙氨酸在细菌作用下变成苯乙胺，到脑中转变为β-羧酪胺（樟胺），成为与儿茶酚胺竞争的假神经递质。在正常情况下，能被肝脏调节的氨基酸（如色氨酸、苯丙氨酸），这时也不再受控制，随着血浆进入脑组织。另外，在正常情况下，主要在肝脏降解的胰岛素也不再分解。血浆胰岛素含量增高，促进支链氨基酸进入肌肉；血浆支链氨基酸下降，又增加了色氨基酸进入脑细胞的比例。上述种种因素能使脑组织中5-羟色胺产生过多，引起肝昏迷。根据以上论点，给肝昏迷患者以含高支链氨基酸的膳食或输液，能有效地解除症状。