第一章:本章首先归纳了花青素的种类、化学结构、生物活性及pH对它的影响。其次,简述了计算化学的发展史、计算方法以及密度泛函理论的原理及意义。再次,介绍了自由基和抗氧化性以及食用色素的发展应用。最后,简单概括了所做工作的立题背景、研究内容、创新点及展望。第二章:本章通过研究不同pH环境下氯化矢车菊素和氯化飞燕草色素的紫外-可见吸收光谱及荧光光谱,分析了两种结构在不同pH环境中的中间稳定态以及这些稳态的发射光谱和电子跃迁方式。随着酸碱度的变化,氯化矢车菊素在不同pH环境中可能存在四种中间稳定态:醌式碱A（A₁,A₂,A₃共振体）,半缩醛B,黄烊盐阳离子AH⁺及查耳酮C,其中发射波长分别可能为649 nm,628 nm,382 nm,430 nm。而氯化飞燕草色素可能只存在三种:A（A₁,A₂共振体）,B和C,这三种化合物激发波长和发射波长非常相近,不能很好的区分三种稳态的发射波长;这两种化合物在不同pH环境中的量子产率都很低,分子中的电子从激发态回到基态的主要方式是非辐射跃迁。氯化矢车菊素和氯化飞燕草色素的结构仅仅相差一个羟基基团,但其吸收图谱、荧光发射图谱却有较大不同,说明羟基的取代基数量和位置会对花青素类化合物的活性和稳定性有较大影响,这也可能会影响花青素类物质的抗氧化性。第三章:本章采用DFT/B3LYP/6-31G的方法对化合物氯化矢车菊素和氯化飞燕草色素在不同pH水环境下的结构进行优化计算,化合物的结构参数、前线分子轨道能量数据和羟基氢原子电荷分布的结果均说明了C_4’位酚羟基的活性更强,其他位点的酚羟基也有一定的活性,如C₃位、C₅位、C₇位。此外,在pH变化的过程中所生成的醌式碱类物质的抗氧化性较高,氯化飞燕草色素比相同环境下的氯化矢车菊素的抗氧化性更高。本章为以后进一步的研究花青素类物质在不同pH水溶液中的抗氧化活性的机理奠定了基础,也为通过修饰花青素类化合物的结构来改善其性能提供了一定的数据参考。第四章:在紫薯中,花青素类物质的含量十分丰富,而这类物质在不同pH环境下颜色不同,据此提供了一种彩色紫薯泥的制备方法,得到不同色彩的紫薯泥。将调色好的彩色紫薯泥与面粉、米粉混合,通过各种方式可以制成彩色紫薯食品（馒头、面条、面包）,也可将彩色紫薯泥与奶油混合,用于装饰蛋糕等。根据不同pH下的花青素类化合物所呈现的颜色不同,采用酸碱法检测产品中是否含有花青素类色素,如紫薯饼干、蓝莓果酱、葡萄酒等等。此法成本低廉,操作简便,用时短且无毒副作用,不会对环境造成污染,检测结果准确,是现场检测和抽检样品的最简易方法,适合普及推广。