已知天然存在的花色素有250多种，存在于27个科、73个属的植物中。已确定的有20种花青素，在植物中常见的有6种，即天竺葵色素（Pg）、矢车菊色素（Cy）、飞燕草色素（Dp）、芍药色素（Pn）、牵牛花色素（Pt）和锦葵色素（Mv）。
花青素是糖苷衍生物，基本结构如下：
结构
一般自然条件下游离的花青素极少见，常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷，花色素中的糖苷基和羟基还可以与一个或几个分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸等芳香酸和脂肪酸通过酯键形成酸基化的花色素[3] 。
花青素分子中存在高度分子共轭体系，[17] 含有酸性与碱性基团，易溶于水、甲醇、乙醇、稀碱与稀酸等极性溶剂中。在紫外与可见光区域均具较强吸收，紫外区最大吸收波长在280nm附近，可见光区域最大吸收波长在500～550nm范围内。花青素类物质的颜色随pH值变化而变化，pH＜7呈红色，pH=7～8时呈紫色，pH>11时呈蓝色。[4]
花青素广泛存在于开花植物（被子植物）中，其在植物中的含量随品种、季节、气候、成熟度等不同有很大差别。[5] 据初步统计：在27个科，73个属植物中均含花青素，如紫甘薯、葡萄、血橙、红球甘蓝、蓝莓、茄子、樱桃、红莓、草莓、桑葚、山楂、牵牛花等植物的组织中均有一定含量。[6]
最早最丰富的花青素是从红葡萄渣中提取的葡萄皮红色素，它于1879年在意大利上市，[7] 该色素可通过葡萄酒酒厂的废料——葡萄渣提取。接骨木浆果（Elderberries）中含大量的花青素，并且都是矢车菊素，每百克鲜重在200~1000 mg。另外，花青素在大麦、高粱、豆科植物等粮食作物中也广泛存在。研究发现，葡萄籽与松树皮的提取物中花青素的含量最高。[6]
溶剂提取是花青素的常规提取方法，溶剂多选择甲醇、乙醇、丙酮、水或者混合溶剂等。为了防止提取过程中非酰基化的花青素降解，常在提取溶剂中加入一定浓度的盐酸或者甲酸，但在蒸发浓缩时这些酸又会导致酰基化的花青素部分或全部的水解。另外，对于提取物中可能含有脂溶性成分的样品，需采用有机溶剂如正己烷、石油醚、乙醚等进行萃取。传统的溶剂提取方法提取时间长，生产效率较低，且热溶剂容易造成花青素降解以及生理活性的降低。[8]
国外提取花青素的传统方法是采用低温（4~8℃）或者常温（25℃）避光条件下1%HCl甲醇溶液浸提16~20h，或者采用5%、1%的三氟乙酸的甲醇溶液，4℃条件下浸提24h。考虑到食品中残留甲醇的毒性，也有用1%的HCl乙醇溶液代替甲醇溶液。另外为了避免酰基化的花青素的水解，也可选择弱酸如酒石酸、柠檬酸代替盐酸。而国内则多采用热溶剂（50~70℃）浸提1~2h的方式，溶剂可选择不同浓度的醇溶液或酸化的水溶液。[8]