花青素，也稱為花色素，是自然界一類廣泛存在于植物中的水溶性天然色素，是花色苷水解而得的有顏色的苷元。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物質大部分與之有關。屬于類黃酮化合物。它由糖苷配基與一個或多個糖分子結合而成。純凈的花青素呈白色外觀，具有苦澀的味道。花青素的顏色受pH值影響甚大，pH＜7（酸性環境）時呈紅色，pH=7～8（中性環境）時呈紫色，pH>11（堿性環境）時呈藍色。花青素分子中存在高度分子共軛體系，含有酸性與堿性基團，易溶于水、甲醇、乙醇、稀堿與稀酸等極性溶劑中，在紫外與可見光區域均具較強吸收，紫外區最大吸收波長在280nm附近，可見光區域最大吸收波長在500～550nm范圍內。此外，陽光直接照射也會對花青素的穩定性產生一定影響。
花青素可以從顏色鮮艷的作物中提取，廣泛存在于被子植物門（被子植物）中，其在植物中的含量隨品種、季節、氣候、成熟度等不同有很大差別。據初步統計：在27個科，73個屬植物中均含花青素，如紫甘薯、葡萄、血橙、紅球甘藍、藍莓、茄子、車厘子、新型草莓、草莓、桑葚、山楂、牽牛、黑覆盆子、紫米、黑豆、紫玉米等植物的組織中均有一定含量，且常見于越橘、黑加侖等莓果類水果。在植物中，已知花青素有20多種，食物中重要的有6種，即天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛花色素和錦葵色素。自然狀態的花青素都以糖苷形式存在，稱為花色苷，很少有游離的花青素存在。
由于其多種性質，花青素在食品行業得到了廣泛的應用，并對人體的抗氧化、視力和抗炎等方面有著積極的意義。
歷史
1947年，法國科學家馬斯魁勒首次發現了花青素，并在隨后的研究中陸續在葡萄、藍莓、茶葉等植物中找到了這一成分。最早最豐富的花青素是從紅葡萄渣中提取的葡萄皮紅色素，它于1879年在意大利上市，該色素可通過葡萄酒酒廠的廢料——葡萄渣提取。接骨木漿果中含大量的花青素，并且都是矢車菊素，每百克鮮重在200~1000 mg?；ㄇ嗨嘏c糖通過糖苷結合形成一類化合物，被稱為花色苷[gān]。已知存在著20多種花青素，其中包括天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽?；ㄉ?/a>和錦葵色素等常見可食用花青素，其主要形式是以糖苷為主。
花青素結構
花青素結構
花青素是由一個2-苯基苯并吡喃環和環上不同的取代基組成的化合物。游離的花青素很罕見，通常以糖苷形式存在，形成花色苷。
參考資料
種類
常見種類
天竺葵色素(Pelargonidin)
締紋天竺素最初由草提取而得，呈現紅棕色結晶，最大吸收波長為530nm。相比較容易提取的原料，中國櫻草（Primula sinensis）含有的締紋天竺素達到了3%（干重）。締紋天竺葵屬植物種植的含有超過22種以上。此外，締紋天竺素也可以由山柰酚（Kaempferol）還原而生成。
矢車菊色素(Cyanidin)
矢車菊素最初是從紫色矢車菊花中提取的，經水解后得到。它是紅棕色針晶，在200-220°間熔融。通?？梢詮慕痿~草（Antirrhinum mejus）的淡紫色花瓣中提取。據記述，其糖苷有21種。矢車菊素可以由榔皮素還原而生成。
飛燕草甙是從翠雀屬植物飛燕草的花中提取的化合物。它呈現出黑紫色片狀晶體或巧克力糖棕色棱晶體，熔點高于350°C。其乙醇鹽酸溶液在555nm下具有最大的吸收峰。方便提取該化合物的原料包括酸甜石榴汁和茄子的皮。已知存在9種飛燕草素甙（維管植物的葉子中普遍存在無色飛燕草素)。
弄崗報春苣苔色素(Peonidin)
3'-甲氧基締紋天竺素最初是通過芍藥甙的水解獲得的。芍藥素是一種棕色的針狀晶體，已知有13種甙。
大花葵花色素(Malvidin)
錦葵（Malva sylvestris）的花瓣提取物是一種黑棕色針晶，該提取物在甲醇鹽酸溶液中在274nm和547nm波長處表現出最大的吸收峰。已知該提取物含有10個以上的糖苷化合物。
碧冬茄色素(Petunidin)
矮牽牛素是從矮牽牛屬(碧冬茄屬)植物的花瓣中提取而得的天然色素。除了植物外，黑色的葡萄和紅色的葡萄酒也含有這種色素。
其他種類
參考資料：
性質
pH對花青素的影響
花青素是水溶性色素，隨細胞液酸堿度改變顏色。酸性時偏紅，堿性時偏藍。花青素穩定性受pH值影響大，電子缺失形態在pH變化時受電荷影響，導致化學結構變化。在不同pH下可轉化為黃鹽陽離子、型堿、假堿和查耳酮。pH為1時，主要為黃鹽陽離子，溶液紫或紅；pH在2-4間，失去C環氧上陽離子，變藍的醌型堿。酸性溶液中與黃鹽陽離子可發生可逆轉化。pH升至5-6時，主要為假堿和查耳，二者可發生可逆轉化，溶液無色。pH在4-6間，四種結構共存，通過黃鹽陽離子在醌基和甲醇基間建立平衡。pH高于7時，花青素被降解。在強酸性條件下，以相對穩定的黃鹽陽離子存在。
光照對花青素的影響
光對花青素的影響有兩個方面。一方面，光照能夠促進花青素的生物合成。另一方面，光照能夠加速花青素本身的降解。長時間的光照會誘導花青素碳骨架在C2位上斷開，形成C4羥基的降解中間產物。之后，這些產物會被氧化成查耳酮。而查耳酮進一步被氧化為苯甲酸及2，4，6-三羥基苯甲醛等終水解產物，從而導致花色苷被降解，顏色消退。光使花青素的降解也符合一級動力學反應。在有光和避光條件下，花青素的降解有顯著差異。
應用領域
著色劑
花青苷是由花青素與一個或多個糖苷結合而形成的化合物。這種化合物被廣泛應用于食品工業中作為一類重要的顏料，如越橘紅、蘿卜紅、紅米紅、黑豆粉紅、玫瑰茄紅和桑葚紅等。在現代社會中，花青素不僅主要用于食品著色方面，還可用于染料、醫藥、化妝品等方面，且因其天然來源提高了消費者對食品的接受度。此外，花青苷能賦予食物鮮艷的色彩，而不具有毒性。相較于合成著色劑，較高劑量的天然色素也是被視為可接受的選擇。在自然界中，花青素與植物體內的輔色劑和液胞中的Ｈ＋相互作用，從而使大自然中的植物呈現出紅、紫、藍等顏色，在植物生長過程中這些因素的變化及彼此的相互作用均受植物體基因的調控。
新鮮度指示器
花青素對pH值的變化非常敏感，因此可以將不同類型的花青素作為食品包裝中的新鮮度指示劑，制造出指示膜或指示標簽。通過觀察指示膜顏色的變化，可以判斷肉類的質量。然而，不同提取物中花青素的穩定性、對pH值的敏感度以及不同含量花青素的指示效果存在差異。因此，關于最適合作為食品包裝新鮮度指示劑的花青素來源仍需要進一步研究。
生理作用
抗氧化
花青素是一種多酚黃酮，具有抗氧化作用。它能夠清除多種氧自由基，增加細胞對氧自由基的吸收，并增強一些天然抗氧化酶的活性。研究證明，花青素的抗氧化性能比VE高50倍，比VC高20倍。青素主要通過以下途徑發揮抗氧化作用：(1)清除或抑制活性氧和自由基，抑制脂質氧化等；(2)促進、激活天然抗氧化酶體系；(3)與金屬離子螯[áo]合；(4)結合蛋白參與細胞信號通路及基因表達等途徑。
視覺
一項研究對100名受試者進行了視疲勞實驗。受試者每天飲用含有160毫克花青素的飲料，連續30天。通過眼部常規檢查和視力檢查，發現受試者眼脹、畏光和視物模糊等癥狀有所改善。實驗前后的生化指標均正常。
抗炎抑菌
青素具有抗炎作用，其機制涉及多個方面，包括清除脫氧核糖核酸、調節雌激素活性、抑制脂質過氧化、抑制酶活性以及調節免疫反應的細胞因子物質等。具體機制包括：(1)抑制NF-KB、環氧化酶和各類白介素mRNA的表達水平；(2)降低c-反應蛋白水平和脂質過氧化作用；(3)減少小鼠巨噬細胞中NO產物，抑制iNOSmRNA水平；(4)激活NF—KB和絲裂原活化激酶信號傳導通路的表達；(5)降低PGE濃度。
自然來源
花青素廣泛存在于植物中。已經報導的花青素種類超過500種，主要分布在27個科、72個屬的植物中。在植物中，天竺葵色素、矢車菊色素、芍藥色素、飛燕草色素、錦葵色素和牽牛花色素是最常見的。其中矢車菊色素占比最多為43.5％，飛燕草色素次之占21.7％，再次是天蘭葵色素，占比為10.9％，芍藥，矮牽牛，錦葵色素分別占8.7％，8.7％，6.5％。
參考資料
生物合成
花青素是一種水溶性色素，其生物合成主要受細胞膜控制，并在一系列酶的作用下進行。經過一系列化學合成階段后，花青素轉化為冰醋和L-苯丙氨酸，最終在細胞質中形成色素，然后進入液泡通過液泡膜。花色素苷是花青素與一個或多個糖苷結合而形成的化合物。乙酸鹽和苯丙氨酸是花青素的合成前體，可以通過不同途徑合成。這兩條途徑會在查耳酮合成酶處相遇，并通過該酶催化合成查耳酮。隨后，查耳酮經過酶的作用，形成花色素苷，其中攜帶兩分子糖。
提取方式
直萃取取法
超聲波提取是一種價格低廉、原理簡單、操作簡單的提取方法。它常用于從植物材料中提取花青素，如野櫻莓和紫甘薯。然而，超聲波提取存在效率低、提取時間長以及花青素易降解導致生理活性降低等缺點。
輔助提取法
超聲波輔助
超聲波輔助提取是普遍應用于自然產物成分提取的一種方法。在紫甘薯和蔓越莓的提取過程中，超聲波輔助提取法被廣泛采用。與傳統的直接萃取法相比，超聲波輔助提取法具有操作簡單方便、易于分離純化以及縮短提取時間的優勢。這種方法為自然產物提取的研究提供了一種有效的工藝條件。
微波輔助
這種新方法克服了傳統方法效率低、植物組織受熱不均勻、提取率低等弊端，能夠高效、節能地提取如藏紅花和紅甘藍等植物組織細胞中的花青素。
酶法輔助
酶法提取藍莓和紫薯時，使用了纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶等多種酶。選擇適宜類型的酶有助于提高酶法的作用效率。
參考資料 >
Anthocyanins, grape.CAS.2023-09-06
正確理解花青素，前花青素，原花青素三個容易混淆的概念.微信公眾平臺.2025-05-08
Naturalpigments:Anthocyanins,carotenoids,chlorophylls,andbetalainsascolorantsinfoodproducts.知網節.2023-09-11