DL-กลูตามีนถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานเพาะเลี้ยงเซลล์ โดยเฉพาะในการเจริญเติบโตของเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทำหน้าที่เป็นแหล่งไนโตรเจนและคาร์บอนที่สำคัญ สนับสนุนการสังเคราะห์โปรตีนและการผลิตพลังงานภายในเซลล์ ในกระบวนการผลิตเภสัชชีวภัณฑ์ จะถูกเพิ่มลงในสื่อเพาะเลี้ยงเพื่อเพิ่มผลผลิตและความอยู่รอดของแอนติบอดีส์ monoclonal และโปรตีน recombinant เนื่องจากบทบาทในเมแทบอลิซึมของเซลล์ จึงถูกนำมาใช้ในงานวิจัยที่ศึกษาการเพิ่มจำนวนเซลล์มะเร็ง หน้าที่ของระบบภูมิคุ้มกัน และกระบวนการทางระบบประสาท ในบางกรณี ถูกใช้ในกระบวนการหมักจุลินทรีย์ที่เมแทบอลิซึมของกลูตามีนเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางที่กำลังตรวจสอบ ความเสถียรในสารละลายทำให้เหมาะสำหรับใช้ในระบบเพาะเลี้ยงแบบ batch และ fed-batch