花青素也称花色素，广泛存在于植物的叶和花中，由于细胞液pH不同而呈现不同颜色，是赋予花朵绚丽多彩颜色的主要色素成分。花青素色谱十分丰富，包括从橙红到蓝紫色谱範围。花青素由苷元与糖苷构成，主体为2一苯基苯并吡喃阳离子，结构通式如图1所示。

图1

由于取代基的不同，形成各种各样的花青素苷元，常见的有天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛色素和锦葵色素。花青素苷元C一3、C一5、C一7上的羟基可以与一个或多个单糖、二糖或三糖通过糖苷键形成花青素，因糖苷种类、位置和数量不同，花青素种类多种多样。

花青素的颜色随着pH的变化而变化。改变其阳离子结构时可溶于醇，难溶于石油醚。在酸I生条件下，花青素是阳离子染料，花青素带一个正电荷，可溶于水，颜色稳定。随着pH升高，染料结构发生变化，并失去原来的颜色。颜色变化机理如图2。

图2

五味子色素溶液的酸性越强，色素越红。在pH为2～12範围内，五味子色素的颜色依次为红紫、红、浅红、棕、黄、黄绿、深蓝。

当pH>5时，颜色紫移，呈粉红色；当pH>9时，呈棕褐色；当溶液的pH<2时，溶液呈红色。

当pH逐渐升高时，花色素失去阳离子变成蓝色醌型硷。溶液pH进一步升高，醌型硷转变为假硷，色素溶液变为无色。

花色苷在不同pH条件下其化学结构发生变化，导致其色泽发生变化。花色苷在不同pH溶液中具有4种不同颜色的结构：醌型硷(蓝色)(A)，在pH=8～10时与硷形成的酚盐；2一苯基苯并吡喃阳离子(红色)(AH⁺)，此物质在pH=1时存在；醇型假硷(无色)(B)，在pH=4～6时稳定；无色查尔酮，由假硷开环生成，图3为花色苷的结构随pH值变化的情况。花色苷的色泽变化是不可逆的，所以要保持花色苷的红色，必须使其保持在酸性条件下。

图3

研究表明，花色苷最大吸收峰随pH值增加而向长波长方向移动，例如，锦葵色素一3一葡萄糖苷在低pH时是2一苯基一苯并吡喃阳离子结构占优势，而pH值升高至4～6时，醇型假硷占优势，在此pH值範围内，随pH值的提高溶液的颜色从红色渐变为蓝色；矢车菊一3一鼠李糖苷水溶液在510nm的吸光度随pH值的降低而增大，这是因为AH⁺的浓度随pH值降低而增加，溶液的红色渐深；黑穗醋栗色素溶液的pH值从4降低至1时，色素降解速度增加，pH值从4升到7时，也发生同样的情况，所以色素的稳定性在pH=4最好pH值过高，色素以假硷形式存在，加速色素的降解，而pH值过低会使花色苷发生水解反应，导致了稳定性的降低。

从上述中不难发现，花色苷在酸性条件下较稳定，在中性或硷性条件下迅速降解，原因是在相应的条件下花色苷化学结构的改变，在各结构中，2一苯基一苯并吡喃阳离子的稳定性最高，其他存在形式均易发生反应，导致降解物或多聚物形成。

花色苷的结构与稳定性存在一定的关係，2一苯基一苯并吡喃阳离子结构中羟基数日越多越不稳定；相反，甲氧基增多会增加阳离子的稳定性。糖基不同，花色苷的稳定性也不同，其稳定性随糖基化程度的增加而增加。矢车菊一3一葡萄糖鼠李糖苷的半衰期是26h，在相同条件下，矢车菊一3一鼠李糖的半衰期只有16h。