Os pigmentos carotenóides são encontrados em todos os tipos de plantas e absorvem energia e protegem contra os danos da luz à medida que a fotossíntese ocorre. De cor vermelha ou amarela, os carotenóides são visíveis quando a clorofila, a substância que converte luz em energia nas plantas e em certas bactérias, se esgota. As cores nas quais as folhas das árvores mudam no outono são devidas à exposição de pigmentos carotenóides. Esses pigmentos também têm antioxidantes, e o consumo de carotenóides pode proteger contra doenças cardíacas e câncer em humanos e outras espécies.
Molecularmente, a maioria dos carotenóides envolvidos nesses processos apresenta um esqueleto de hidrocarbonetos. Entre três e 15 ligações duplas existem ao longo do comprimento desse backbone, e a contagem de ligações tem uma relação direta com a parte do espectro que um carotenóide pode processar. A luz entre 400 e 500 nanômetros (nm) é normalmente absorvida por essas moléculas. O fitoeno é o primeiro tipo produzido a partir da montagem de vários componentes moleculares e é crítico na formação de outros carotenóides. Os pigmentos básicos podem ser biossintetizados em outros compostos, como beta-caroteno e licopeno.
Os carotenóides desempenham um papel protetor significativo porque bloqueiam os efeitos de partículas e radicais de oxigênio quando a luz e os fotossensibilizadores, como a clorofila, interagem. A energia radiante é transferida por pigmentos carotenóides para moléculas individuais de clorofila, enquanto o excesso de energia é dissipado como parte do ciclo da xantofila em algumas plantas e algas. As moléculas de clorofila que permanecem em estado ativo também podem ser reguladas. Em nível molecular, os carotenóides ajudam a unir as moléculas das proteínas fotossintéticas dos pigmentos.
O consumo de organismos vegetais leva ao processamento metabólico dos pigmentos carotenóides no salmão, camarão, lagosta e criatura. A coloração desses peixes e crustáceos provém dos pigmentos encontrados nos alimentos que ingerem. Por exemplo, o salmão selvagem que come camarão tem uma cor muito mais vermelha do que o salmão produzido nas fazendas. É difícil colher carotenóides naturalmente, mas a engenharia genética está tornando a perspectiva mais otimista. Os pigmentos sintetizados quimicamente não produzem o mesmo resultado que os naturais.
Existem vários tipos de carotenóides nas plantas, bactérias, fungos e algas. O fitoeno é uma forma de pigmento que pode ser metabolizada em beta-caroteno que, juntamente com outros compostos, é usado para produzir vitamina A e também fluido da retina em mamíferos. As propriedades fotossintéticas e o impacto na saúde humana tornam os pigmentos carotenóides um dos elementos biológicos mais importantes da natureza.