基于黑色素的诸多生物学功能及其广泛应用前景,黑色素的研究和开发已经成为人们关注的热点。天然黑色素来源广泛,不同来源的黑色素其提取分离方法也各不相同,黑色素的结构复杂多变,精准结构鉴定仍然需要更全面和更精确的检测手段。因此,寻找廉价、高效、优质的资源,建立经济有效的提取方法,为天然黑色素在生产上的开发应用奠定基础,将是今后研究的主要课题。针对以上问题,本研究以高粱黑粉菌为原料,通过响应面法优化确定超声辅助提取高粱黑粉菌黑色素的最佳条件,对提取出的高粱黑粉菌黑色素进行理化性质、与金属离子络合能力、结构、抗氧化、抗增殖、降血糖活性分析。力图挖掘一种新型的天然黑色素资源,利用高粱黑粉菌对人类有食用价值的方面,为高粱黑粉菌的加工利用开发提供理论依据和方法。1.采用响应面法优化确定了超声辅助碱溶酸沉法提取高粱黑粉菌黑色素的最佳工艺条件。结合单因素试验和响应面优化,最终确定高粱黑粉菌黑色素提取的最佳条件为:HCl水解浓度3mol/L,料液比1:20（W/V）,60℃水浴水解4h,Na OH浸提液p H值13,超声功率240W、超声温度50℃、超声时间2h。2.对高粱黑粉菌黑色素的理化性质进行分析,高粱黑粉菌黑色素的最大吸收波长在215nm;在p H值2～7的范围内呈现棕红色,当p H>8时,黑色素的颜色变为深褐色;除还原剂以外,热、光、微波、氧化剂及常用食品添加剂对其无影响,金属离子Cu²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、A1³⁺和Fe³⁺对高粱黑粉菌黑色素的稳定性都没有不良影响。显示高粱黑粉菌黑色素具有良好的稳定性,是一种非常具有开发应用前景的天然色素。3.比较了金属离子Cu²⁺、Fe³⁺与高粱黑粉菌黑色素络合物的红外光谱特征,并与高粱黑粉菌黑色素红外光谱进行比较。发现络合溶液的p H值会影响黑色素与金属离子的络合作用。对两种离子络和的影响效果类似。p H值2.0到4.5时,金属离子与羰基发生了主要作用。随着p H值的增加,金属离子与高粱黑粉菌黑色素发生了相互作用。4.高粱黑粉菌黑色素的结构分析,采用聚酰胺柱色谱对高粱黑粉菌黑色素进行系统分类,从中分离得到的一个黑色素成分L-25-2,分别测定了IR、UV、1H NMR和UPLC-QTOF-MS,证实其为DOPA黑色素家族成员,是一种酸性大分子聚合物。含有羟基和羧基官能团,并且含有吲哚等结构。据此我们推测,黑色素L-25-2是以多巴醌和5,6-二羟基吲哚-羧酸（5,6-dihydroxyindole-2-carboxylicacid,DHICA）为结构骨架的多酚类聚合物,并且是以酪氨酸酶控制合成的黑色素。5.系统研究了高粱黑粉菌黑色素L-25-2和黑色素总提取物的抗氧化能力指数（DPPH、ABTS以及PSC）,及细胞内抗氧化能力的评价（CAA）,初步确定了高粱黑粉菌黑色素L-25-2和黑色素总提取物的抗氧化能力,确定了黑色素成分L-25-2对总抗氧化能力的贡献;比较了高粱黑粉菌黑色素总提物和高粱黑粉菌黑色素L-25-2对Hep G2细胞的抗增殖作用能力,二者均对肿瘤细胞具有一定的抑制作用。并进一步研究了高粱黑粉菌黑色素对H₂O₂诱导Hep G2细胞氧化损伤的保护作用,结果表明,200-400mg/L高粱黑粉菌黑色素对H₂O₂诱导的Hep G2细胞具有良好的保护作用。可以有效降低过氧化氢诱导受损的Hep G2细胞内ROS、MDA和LDH三种指标的表达水平,并呈浓度依赖性。可增强内源性抗氧化酶SOD和GSH-Px活性。6.利用体外α-葡萄糖苷酶和PTP1B酶抑制活性模型,分别筛选高粱黑粉菌黑色素对两种酶的抑制活性,确定了高粱黑粉菌辅助降血糖的活性物质为黑色素L-25-2。采用Lineweaver-Burk双倒数作图法,初步判断高粱黑粉菌黑色素L-25-2对α-葡萄糖苷酶和PTP1B酶的抑制作用类型均为竞争性抑制作用。通过分子对接来探讨黑色素与PTP1B空间结合模式,利用Discovery Studio软件中的Glide模块进行,以原始匹配小分子为中心,从整体图中可以看出化合物与蛋白有结合,但是并没有完全结合。7.采用高脂诱导的C57BL/6小鼠模型,探讨高粱黑粉菌黑色素的降脂活性。试验结果表明,高粱黑粉菌黑色素可以抑制脂肪消化吸收,并且可以在不影响食欲的同时有效抑制小鼠的体重增长,降低机体脂肪含量,减缓脂肪肝现象。它可以显著降低高脂血症小鼠的总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（HDL-C）水平,同时提升高密度脂蛋白（HDL-C）的水平。与模型组相比较,高粱黑粉菌黑色素样品低剂量和高剂量组的血清酶学指标、炎症水平都有所改善,初步证明了高粱黑粉菌黑色素对肥胖导致的肝脏损伤具有明确保护作用。本研究确定了高粱黑粉菌黑色素提取的最佳工艺条件,并对提取出的黑色素进行理化性质、与金属离子络合能力、结构、抗氧化、抗增殖、降血糖、降血脂活性分析,为开发高粱黑粉菌功能食品提供了理论依据。