I pigmenti carotenoidi si trovano in tutti i tipi di piante e assorbono energia e proteggono dai danni della luce durante la fotosintesi. Di colore rosso o giallo, i carotenoidi sono visibili quando la clorofilla, la sostanza che converte la luce in energia nelle piante e in alcuni batteri, si esaurisce. I colori che le foglie degli alberi cambiano in autunno sono dovuti all’esposizione di pigmenti carotenoidi. Questi pigmenti hanno anche antiossidanti e il consumo di carotenoidi può proteggere dalle malattie cardiache e dal cancro nell’uomo e in altre specie.
A livello molecolare, la maggior parte dei carotenoidi coinvolti in questi processi presenta una spina dorsale di idrocarburi. Tra la lunghezza di questa spina dorsale esistono tra tre e 15 doppi legami e il conteggio dei legami ha una relazione diretta con la parte dello spettro che un carotenoide può elaborare. La luce tra 400 e 500 nanometri (nm) è in genere assorbita da queste molecole. Il fitoene è il primo tipo prodotto dall’assemblaggio di vari componenti molecolari ed è fondamentale nella formazione di altri carotenoidi. I pigmenti di base possono essere biosintesi in altri composti, come beta carotene e licopene.
I carotenoidi svolgono un ruolo protettivo significativo perché bloccano gli effetti delle particelle di ossigeno e dei radicali quando interagiscono luce e fotosensibilizzatori come la clorofilla. L’energia radiante viene trasferita dai pigmenti carotenoidi alle singole molecole di clorofilla, mentre l’energia in eccesso viene dissipata come parte del ciclo della xantofilla in alcune piante e alghe. Anche le molecole di clorofilla che rimangono in uno stato attivo possono essere regolate. A livello molecolare, i carotenoidi aiutano a legare le molecole delle proteine ??fotosintetiche dei pigmenti.
Il consumo di organismi a base vegetale porta alla trasformazione metabolica dei pigmenti carotenoidi in salmoni, gamberi, aragoste e creature. La colorazione di tali pesci e crostacei deriva dai pigmenti trovati nel cibo che mangiano. Ad esempio, il salmone selvatico che mangia gamberetti ha un colore molto più rosso rispetto al salmone prodotto nelle fattorie. È difficile raccogliere i carotenoidi in modo naturale, ma l’ingegneria genetica sta rendendo la prospettiva più ottimista. I pigmenti sintetizzati chimicamente non danno lo stesso risultato di quelli naturali.
Esistono vari tipi di carotenoidi in piante, batteri, funghi e alghe. Il fitoene è una forma di pigmento che può essere metabolizzato in beta carotene che, insieme ad altri composti, viene utilizzato per produrre vitamina A e fluido retinico nei mammiferi. Le proprietà fotosintetiche e l’impatto sulla salute umana rendono i pigmenti carotenoidi uno degli elementi biologici più importanti in natura.