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花青素是亲水性的多酚类植物次生代谢产物,具有广泛的生物学特性,如抗氧化、抗衰老、抗炎、抗菌和抗癌,在医药、食品等领域具有较大的应用潜力。然而,花青素相对较低的稳定性降低了其生物利用度,限制其应用价值,因此,减少花青素降解和控制释放尤为重要。目前,结构修饰和复合载体是花青素稳定化的两种有效方法。桑椹中花青素含量丰富,其主要成分为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（Cyanidin-3-O-glucoside）,也是天然色素的重要来源之一。本课题选取成熟桑椹果实,采用酸化乙醇溶剂提取,经D101大孔树脂纯化后制得桑椹花青素,对花青素进行酰基化结构修饰、制备Fe3O4/花青素磁性生物纳米复合材料和新型生物基水凝胶,探讨其生物学特性和作用机制,主要研究结果如下:（1）采用生物酶法,对桑椹花青素进行酰基化修饰,并与非酰基化花青素进行对比分析。运用单因素实验筛选脂肪酶、反应溶剂和酰基供体,分析对花青素酰基转化率的影响,其转化率最大为13.5%。运用正交试验,确定酰基化反应的最佳条件为南极假丝酵母脂肪酶为酰基化催化酶、吡啶为催化反应溶剂、没食子酸甲酯为酰基供体,反应时间12h,花青素浓度2mg/m L时,酰基化效果最好。采用傅里叶红外（FTIR）、HPLC-MS对产物进行分析,经鉴定,酰基化产物为单酰基或多酰基花青素。（2）研究温度、光照、pH值等条件对酰基化花青素稳定性的影响。酰基化可提高花青素的热稳定性、光稳定性和耐酸碱稳定性,相同温度下,酰基化花青素保留率提高5%,光照6天后,酰基化花青素的保留率仍高达96.1%。酰基化可以显著增加花青素体外抗氧化性,增强DPPH自由基清除能力,总还原能力比非酰基化花青素提高30%,金属离子螯合能力高达到90%。酰基化花青素细胞活性抑制率可达81%,而非酰基化花青素仅为50%,因此,酰基化花青素可以有效抑制细胞增殖。（3）利用吸附法制备pH敏感型Fe3O4/花青素磁性生物纳米复合材料,并研究了花青素释放效果。采用水热法,一步合成高分子聚合物改性的表面功能化的磁性纳米粒子,利用制备的磁性纳米粒子吸附花青素（矢车菊素-3-O-葡萄糖苷）,考察吸附比例、pH值、反应温度、时间和溶剂等对花青素吸附效果的影响,当花青素和Fe3O4质量比为1:50,反应温度60℃,在pH8的溶液中反应20h,Fe3O4对花青素的吸附效果最好,反应溶液澄清透明。通过物理手段,将吸附了花青素的磁性纳米粒子进行释放试验,分析解离溶剂、pH值、反应温度和时间等对花青素释放效果的影响。采用吸光度法测定花青素的释放效率,Fe3O4与花青素复合后的络合物粉末在酸性甲醇溶液中的一次释放率为60.9%,两次总释放效率可达80%。（4）对Fe3O4/花青素磁性生物复合材料性能进行结构表征,研究功能化磁性纳米粒子的结构特性。Fe3O4纳米颗粒的微观表面呈粗糙的多孔结构,而Fe3O4/花青素磁性生物复合物的表面变得光滑,透射电镜显示Fe3O4/花青素磁性生物复合材料,其透明度大大减弱。Fe3O4/花青素磁性生物复合材料的平均粒径约为222nm,与Fe3O4相比较,其粒径增大,电荷减少。Fe3O4/花青素复合物在1000cm-1～1300cm-1处出现花青素C-O特征峰,以上结果均表明花青素已成功地复合在Fe3O4粒子上。在弱碱性环境下,Fe3O4的-OH、花青素的-OH以及碱液中的-OH形成Fe3O4/花青素磁性生物复合材料;酸性条件下,Fe3O4/花青素磁性生物复合材料解离为Fe3O4纳米粒子和花青素,实现花青素的释放。（5）基于上述研究工作基础,以PVA水凝胶为基体,分别制备Fe3O4生物基水凝胶、Fe3O4/花青素（ANC）生物基水凝胶、原花青素（OPC）生物基水凝胶,并对特性进行研究。采用水和近红外两种方法诱导断裂的水凝胶样品自愈,直至全部愈合。新型生物基水凝胶均具备水促愈合功能,将水活性动态硼酸盐键引入到PVA水凝胶中,硼酸根离子与聚乙烯醇（PVA）微晶的羟基形成的硼酸盐键,通过吸水作用提供了动态共价交联的硼酸盐键,从而引发化学自愈。在近红外激光照射下,诱导自愈,PVA/Fe3O4/ANC/EG水凝胶,最高温度可上升至64℃,光热性能优异。与纯PVA水凝胶相比,所制备的新型生物基水凝胶在高拉伸力和极限断裂位移方面具有的良好力学性能。PVA水凝胶导电性较差,电压仅为22.4mV,而添加了石墨粉末的水凝胶导电性均大大增加,PVA/Fe3O4/EG、PVA/Fe3O4/ANC/EG和PVA/OPC/EG水凝胶导电性分别增大到56.0mV、52.0mV和63.6mV。原花青素的-OH基团能够与有机染料叔胺基的氮原子和磺酸基的氧原子形成氢键,呈现出对水中溶解的有机染料具有良好的吸附性能。水凝胶表面负载盐晶体（Na Cl）,30min内基本溶解,表现出良好的抗盐垢作用。红外光照射下,水凝胶表现出较强的热局部化效应,从而大大减少热量向水体扩散,有效地控制蒸发面附近的热量,减少不必要的热损失。对水凝胶的结构和性能进行表征和分析,新型生物基水凝胶自愈合遵循物理（水凝胶微晶的熔化/再结晶）和化学（硼酸盐键的可逆共价交联）自愈合诱导机制及多羟基吸附机理。通过上述分析,确定了生物酶法酰基化桑椹花青素不同的酰基化位点、酰基类型和酰基数量,有效提高花青素稳定性;通过物理分子间吸附制备Fe3O4/花青素磁性生物复合材料,实现花青素的有效释放,从而开发花青素可控释放、靶向作用的新思路;制备的生物基水凝胶具有生物活性和光热效应,可应用于柔性穿戴、海水净化、伤口愈合敷料等领域,为天然花青素的应用和开发提供理论依据和技术支持。