花青素色素的合成由莽草酸途径和乙酸途径二条途径实现的。两途径均起始于光合产生的Cz一乙酸盐或乙酸。莽草酸途径产生苯丙氨酸，乙酸途径产生三分子的丙二酰辅酶A，1个C单元，在查耳酮合酶作用下，2条途径产物经由聚酮化合物折叠机制合成为查耳酮。查耳酮在查耳酮异构酶(CHI)作用下形成初始的4，5，7一三羟黄烷酮，继而在如类黄酮氢化酶的作用下还原，在各种UDP糖苷转移酶作用下形成花青素。然后各种花青素在酞基转移酶作用下，将区域专一性酰基通过酰基辅酶A连到糖基上，形成酰化的花青素。
花青素主要分布于高等植物的叶、花、果和根或茎的皮层细胞的液泡中，其存在形式或以液泡内含物均匀分布，或以球形包含物在液泡中分散。在球形花青素包含物中花青素与分子量24KDa蛋白结合，该花青素包含物可能是一种既无膜包被又无内在结构的蛋白质体花青素复合物，二者可能通过H键或吸附的方式与蛋白质结合，能被含酸的溶剂解析出。24KDa蛋白可通过离心方法与花青素分离。花青素在块根内呈不均匀分布，一般表现为块根外层的花青素含量高于内层。
目前对于花青素提取方法主要有超低温冻干技术和低温超微粉碎技术提取法。
冻干花青素是由含有花青素的九种浆果加工业发展的革命，浆果通过超低温快速冻结之后，置于一个接近真空的低压下，这时冰会发生升华，直接由固态变成汽态。与其他干燥方式相比，避免了化学、物理和酶的变化，得以最大限度保持了花青素原料的色、味及营养成分活性物质，更易于人体充分吸收利用。
冻干花青素采用低温超微粉碎技术是在封闭系统下进行，既避免了微粉污染周围环境，又可防止空气中的灰尘污染产品。它采用超音速气流粉碎、冷浆粉碎等方法，与以往的纯机械粉碎方法完全不同。在粉碎过程中不会产生局部过热现象，在低温状态下进行粉碎，速度快，瞬间即可完成，因而最大限度地保留粉体的生物活性成分。
经过冻干工艺萃取的冻干花青素更易于人体充分吸收利用。