Karotenoidit kuuluvat terpenoidien orgaanisten yhdisteiden luokkaan, erityisesti tetraterpenoideihin. Ne ovat kasvikemikaaleja, joita esiintyy lähes yksinomaan kasveissa, ja ne on jaettu kahteen luokkaan: hapettomat karoteenit ja happea sisältävät ksantofyllit. Terpenoidit voidaan johtaa ainakin teoreettisesti yhdistämällä tai “polymeroimalla” isopreenimolekyylejä, CH2 = C (CH3) CH = CH2. Tetraterpenoidirungot sisältävät neljä 10-hiili-terpeeniyksikköä, yhteensä 40 hiiliatomia. Rajoittamalla määritelmää Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto viittaa karotenoidien rakenteeseen tetraterpenoideina, jotka on muodollisesti johdettu asyklisestä kanta -lykopeenista.
Karotenoidien rakenteessa on tarkalleen 40 luurankohiiltä, jotka teoriassa voidaan johtaa yhdistämällä isopreeniyksiköt ja jotka koostuvat vain hiilestä, vedystä ja mahdollisesti hapesta. Karotenoidien rakenne sisältää myös komponentin nimeltä kromofori, joka on vastuussa molekyylin väristä. Nämä orgaaniset yhdisteet ovat biologisesti ja ravitsemuksellisesti tärkeitä ja liittyvät erottamattomasti fotosynteesin elämää ylläpitävään prosessiin.
Polymerointi on mahdollista, koska isopreenillä on kaksi kaksoissidosta. Jokaisessa isopreenimolekyylissä on viisi hiiliatomia, joten kahden molekyylin yhdistäminen johtaa yhteen 10 hiiliatomiketjuun. Kasvu voi jatkua pidemmän ajan, koska jokaisen osallistujamolekyylin toinen kaksoissidos jää käyttämättä. Terpenoidisia rakenteita voi muodostua monenlaisia, koska isopreenimolekyyli ei ole symmetrinen. Liittyminen voi tapahtua päästä päähän, päästä päähän tai hännän hännästä; mitä pidempi ketju, sitä enemmän yhdistelmiä.
Karotenoidit ovat hedelmiä ja vihanneksia sisältävien ravitsemuksellisesti hyödyllisten elintarvikkeiden joukossa. Ravinteita ovat luteiini, zeaksantiini ja lykopeeni. Useimmilla karotenoideilla on antioksidanttisia ominaisuuksia. Joitakin, mukaan lukien alfa- ja beetakaroteeni ja beeta-kryptoksantiini, elimistö voi muuttaa rakenteellisesti samanlaiseksi retinoliksi, A-vitamiiniksi. Vihannesten kirkkaat värit, erityisesti maissin keltainen, porkkanan oranssi ja tomaatin punainen , on olemassa karotenoidien takia.
Molekyylin osa, joka tuottaa karotenoidien rakenteessa esiintyviä värejä, on kromofori, joka tarkoittaa “värin kantamista”. Sen määrää suurelta osin molekyylissä esiintyvä vuorottelevien kaksoissidosten keskeytymätön kerääminen. Tämä pi -elektronien kokoelma absorboi energiaa, joka on osittain näkyvän spektrin osan kanssa. Imeytymättömillä väreillä jäljellä oleva määrä määrittää hedelmän tai vihanneksen värin. Siten keltainen vihannes absorboi valoa erityisesti spektrin sinisellä osalla.
Karotenoideja esiintyy kasvien kloroplasteissa ja kromoplasteissa. Ne palvelevat kahta erityistoimintoa. Yhdisteet sekä absorboivat valoa, jota voidaan käyttää fotosynteesiprosessissa energiansiirron kautta, että ne suojaavat herkkiä klorofyllimolekyylejä altistumiselta vahingolliselle ultraviolettivalolle. Syksyllä joissain osissa maailmaa klorofyllin määrän vähentyessä karotenoidit paljastavat usein monien kasvien kauniissa väreissä, jotka vaihtuvat vuodenaikojen mukaan. Monien karotenoidien hajoamistuotteet antavat miellyttäviä tuoksuja; Joitakin tällaisia yhdisteitä käytetään ydin-, hajuste- ja aromialalla.