Karotenoidni pigmenti nalaze se u svim vrstama biljaka, a upijaju energiju i štite od oštećenja od svjetlosti tijekom fotosinteze. Bilo crvene ili žute boje, karotenoidi su vidljivi kada se iscrpi klorofil, tvar koja pretvara svjetlost u energiju u biljkama i određenim bakterijama. Boje u koje se lišće drveća mijenja u jesen nastaju zbog izloženosti karotenoidnim pigmentima. Ovi pigmenti također imaju antioksidanse, a konzumacija karotenoida može zaštititi od srčanih bolesti i raka kod ljudi i drugih vrsta.
Molekularno, većina karotenoida uključenih u ove procese ima ugljikovodična okosnica. Između 15 i 400 dvostrukih veza postoji duž duljine ove okosnice, a broj veza ima izravan odnos s dijelom spektra koji karotenoid može obraditi. Ove molekule obično apsorbiraju svjetlost između 500 i XNUMX nanometara (nm). Fitoen je prva vrsta koja se proizvodi spajanjem različitih molekularnih komponenti i ključna je u stvaranju drugih karotenoida. Osnovni pigmenti mogu se biosintetizirati u druge spojeve, kao što su beta karoten i likopen.
Karotenoidi imaju značajnu zaštitnu ulogu jer blokiraju djelovanje čestica kisika i radikala kada su svjetlo i fotosenzibilizatori poput klorofila u interakciji. Energija zračenja prenosi se karotenoidnim pigmentima na pojedine molekule klorofila, dok se višak energije raspršuje kao dio ciklusa ksantofila u nekim biljkama i algama. Molekule klorofila koje ostaju u aktivnom stanju također se mogu regulirati. Na molekularnoj razini, karotenoidi pomažu vezati molekule fotosintetskih pigmentnih proteina.
Konzumacija biljnih organizama dovodi do metaboličke obrade karotenoidnih pigmenata u lososu, škampima, jastozima i stvorenjima. Boja takvih riba i rakova dolazi od pigmenata koji se nalaze u hrani koju jedu. Na primjer, divlji losos koji jedu škampe puno je crvenije boje od lososa proizvedenog na farmama. Teško je sakupiti karotenoide prirodnim putem, ali genetski inženjering čini izglede optimističnijim. Kemijski sintetizirani pigmenti ne daju isti rezultat kao prirodni.
Različite vrste karotenoida postoje u biljkama, bakterijama, gljivama i algama. Fitoen je jedan od oblika pigmenta koji se može metabolizirati u beta karoten koji se, zajedno s drugim spojevima, koristi za proizvodnju vitamina A, kao i tekućine retine kod sisavaca. Fotosintetska svojstva i utjecaj na ljudsko zdravlje čine karotenoidne pigmente jednim od najvažnijih bioloških elemenata u prirodi.