乌饭树是一种历史悠久、分布广泛的药用植物资源,活性成分含量丰富,具有多种营养和药理功能,是乌米饭的主要原料。乌米饭色泽靛蓝亮丽,气味宜人,是一种在江、浙、闽等地区有悠久食用习俗的传统健康谷物,在国内有广泛的消费人群。乌饭树树叶中植物天然色素可用于食品、化妆品、纺织品等领域,具有广阔的发展空间。然而,乌饭树树叶色素季节性强、稳定性差、制作工艺落后,限制了乌饭树行业规模的进一步扩大。究其原因在于,色素的化学成分尚无统一定论、加工工艺研究较少,季节性差异明显等问题仍未有明确的解释。本课题以乌饭树树叶蓝黑色素为研究对象,以乌饭树树叶复杂的化学成分为切入点,从中挖掘出色素前体物质;并通过对色素形成的辅助因素和反应过程进行探讨,初步提出色素形成的反应途径;随后,利用代谢组学方法探讨不同生长阶段乌饭树树叶中色素前体物质的变化情况,以解释色素季节性差异的原因;基于对色素反应底物的推断,进一步模拟色素反应过程,评估新型色素的应用潜力;最后,对色素体外消化行为和转运特性进行研究,以期验证色素潜在的有益作用。主要研究内容如下:首先,分析比较了全年乌饭树树叶制备乌米的色度变化情况,并对春季叶片和染米液中差异代谢物进行筛选。利用超高效液相串联四级杆飞行时间质谱联用仪（UPLC-QTOF-MS）针对春季乌饭树树叶和染米液样品进行检测,对其主要次级代谢物数据进行多变量统计分析,通过主成分分析（PCA）和偏最小二乘法分析（PLS-DA）模型,以揭示三批春季乌饭树树叶及三组染米液样品之间的差异性,并筛选出差异性的次级代谢产物。结果发现乌米表面蓝黑色随叶龄增加逐渐变浅,其中春季采摘的树叶染色效果最好。PLS-DA模型中筛选出的差异性代谢物推断为环烯醚萜类化合物。同时,针对乌饭树树叶色素的前体物、形成辅助因素及反应过程进行推测。利用UPLC-QTOF-MS分析鉴定乌饭树树叶中的主要次级代谢产物,以确定形成色素的化学物质基础;通过对比染米前后染米液中次级代谢物的变化,推测了色素前体物质的主要成分;通过乌饭树树叶中色素的形成辅助因素分析和反应过程中间产物检测,验证了色素的形成条件。结果表明色素前体物主要为环烯醚萜苷类物质,酸性条件和β-葡萄糖苷酶是色素形成的辅助因素,氨基化合物是色素形成的底物之一。基于上述反应条件,首次提出乌饭树树叶色素形成的反应机制。然后,对乌饭树树叶中色素前体物含量的动态变化情况进行检测,以分析色素季节性差异的原因。利用PLS-DA模型对不同生长阶段乌饭树树叶中非靶向次级代谢产物数据进行多变量统计分析;同样地,也针对乌饭树树叶中游离氨基酸含量进行PLS-DA分析,并基于双向正交偏最小二乘法（O2PLS）模型对不同生长阶段乌饭树树叶中次级代谢产物与游离氨基酸进行相关性分析。结果发现,不同乌饭树树叶样品组间差异性次级代谢物主要为三类化合物:第一类化合物是环烯醚萜苷类及其衍生物,第二类是绿原酸及其二聚体,第三类是黄酮苷类化合物,叶片中大部分差异性次级代谢物随叶龄增加而呈现先增加后减少的趋势;不同乌饭树树叶样品组间差异性游离氨基酸有九种;乌饭树树叶中次级代谢产物和游离氨基酸均与乌饭树树叶季节性密切相关,环烯醚萜苷类化合物和呈色性能较好的氨基酸均与四～七月份树叶样品相关性较高。接下来,基于上述关键色素前体物的发现,选取外源甘氨基酸与乌饭树树叶汁反应制备蓝黑色素,评估其作为新型色素资源的贮藏稳定性。利用红外光谱和全波段扫描吸收光谱研究色素的特征吸收峰;在光照和避光贮藏实验中评估色素的保留率,在热加速贮藏实验中探究色素的热稳定性。结果发现,色素反应过程成功将C-N键引入了蓝黑色素,色素在可见光区585 nm处有特征吸收峰。随着光照时间的延长,色素溶液色度均逐渐减退,紫外光照射条件下显著加速了色素色度的衰减。避光条件下,色素在弱酸性体系（pH=4.0、5.0和6.0）比高pH值体系（pH=7.0、8.0和9.0）有更好的色度保留率。在热加速贮藏实验中,色素在弱酸性体系中表现出较好的热稳定性,而在碱性和强酸体系中,温和加热条件（<70°C）下蓝黑色调可保持稳定。进一步,对乌饭树树叶色素体外模拟消化行为进行探究。研究了色素在体外模拟胃肠道消化期间的稳定性;并分析色素对肠道中胰腺α-淀粉酶活性的抑制作用,利用荧光光谱法、圆二色谱法来表征α-淀粉酶-色素复合物的相互作用。结果发现,色素在模拟胃肠消化阶段色度保留率随消化时间延长而逐渐下降,在模拟小肠消化阶段色度保持较好,色素保留率超过65%。猪胰α-淀粉酶活性的抑制结果发现未加热和加热的色素对其酶活性均有较好的抑制作用,IC₅₀值分别为2.915和3.692 mg/m L。通过抑制动力学分析发现色素是一种非竞争性的抑制剂。荧光发射光谱分析表明α-淀粉酶与色素结合后发生结构解折叠。圆二色谱分析发现色素改变了α-淀粉酶的二级结构以起到对α-淀粉酶的抑制作用,结合后其β-折叠的相对含量增加,α-螺旋和β-转角的相对含量减少。最后,分析乌饭树树叶色素对Caco-2细胞的生物毒性,并建立Caco-2细胞模型研究乌饭树树叶色素的转运特性,以评估色素在肠道阶段的吸收效果。结果发现,色素浓度在0.25～1.5 mg/m L时的细胞存活率与空白组细胞存活率无显著性差异。色素在Caco-2细胞单层转运模型中呈现浓度依赖性,吸收形式是以扩散迁移为主的被动吸收。采用正交偏最小二乘判别法（OPLS-DA）对色素刺激Caco-2细胞后的胞内代谢物进行多变量统计分析,筛选得到28个差异性代谢物,其中实验组较对照组上调的代谢物有13个,下调的代谢物有15个,受主要影响的代谢通路是精氨酸和脯氨酸代谢。