Karotenoidipigmenttejä esiintyy kaikenlaisissa kasveissa, ja ne absorboivat energiaa ja suojaavat valon aiheuttamilta vaurioilta fotosynteesin tapahtuessa. Väriltään joko punainen tai keltainen karotenoideja näkyy, kun klorofylli, aine, joka muuttaa valon energiaksi kasveissa ja tietyissä bakteereissa, on loppunut. Värit, joihin puun lehdet muuttuvat syksyllä, johtuvat karotenoidipigmenttien altistumisesta. Näissä pigmenteissä on myös antioksidantteja, ja karotenoidien kulutus voi suojata sydänsairauksilta ja syövältä ihmisillä ja muilla lajeilla.
Molekyylisesti useimmissa näissä prosesseissa mukana olevista karotenoideista on hiilivetyrunko. Tämän rungon pituudella on 15–400 kaksoissidosta, ja sidosten määrällä on suora yhteys siihen osaan spektriä, jonka karotenoidi voi käsitellä. Nämä molekyylit absorboivat tyypillisesti valoa 500-XNUMX nanometriä (nm). Fytoeni on ensimmäinen tyyppi, joka valmistetaan erilaisten molekyylikomponenttien kokoonpanosta, ja se on kriittinen muiden karotenoidien muodostumisessa. Peruspigmentit voidaan biosynteesiä muiksi yhdisteiksi, kuten beetakaroteeniksi ja lykopeeniksi.
Karotenoideilla on merkittävä suojaava rooli, koska ne estävät happihiukkasten ja radikaalien vaikutuksen, kun valo ja valoherkistävät aineet, kuten klorofylli, ovat vuorovaikutuksessa. Säteilevää energiaa siirtävät karotenoidipigmentit yksittäisiin klorofyllimolekyyleihin, kun taas ylimääräinen energia haihtuu osana ksantofyllisykliä joissakin kasveissa ja levässä. Myös aktiivisessa tilassa olevia klorofyllimolekyylejä voidaan säätää. Molekyylitasolla karotenoidit auttavat sitomaan fotosynteettisten pigmenttiproteiinien molekyylit.
Kasviperäisten organismien kulutus johtaa karotenoidipigmenttien metaboliseen käsittelyyn lohessa, katkarapuissa, hummereissa ja olennoissa. Tällaisten kalojen ja äyriäisten väritys tulee niiden elintarvikkeissa esiintyvistä pigmenteistä. Esimerkiksi katkarapuja syövä villi lohi on väriltään paljon punaisempi kuin tiloilla tuotettu lohi. Karotenoidien kerääminen luonnollisesti on vaikeaa, mutta geenitekniikka tekee näkymästä optimistisemman. Kemiallisesti syntetisoidut pigmentit eivät anna samaa tulosta kuin luonnolliset pigmentit.
Kasveissa, bakteereissa, sienissä ja levissä on erilaisia karotenoideja. Fytoeni on yksi pigmentin muoto, joka voidaan metaboloida beetakaroteeniksi, jota muiden yhdisteiden ohella käytetään tuottamaan A -vitamiinia sekä verkkokalvon nestettä nisäkkäillä. Fotosynteettiset ominaisuudet ja vaikutus ihmisten terveyteen tekevät karotenoidipigmentteistä yhden tärkeimmistä biologisista elementeistä luonnossa.