Les caroténoïdes pigments se trouvent dans toutes sortes de plantes, et ils absorbent de l'énergie et protègent contre les dommages de la lumière comme la photosynthèse a lieu. Soit rouge ou jaune, les caroténoïdes sont visibles lorsque la chlorophylle, la substance qui convertit la lumière en énergie dans les plantes et certaines bactéries, est épuisée. Les couleurs que les feuilles des arbres changent de l'automne sont dus à l'exposition des pigments caroténoïdes. Ces pigments sont également antioxydants, et la consommation de caroténoïdes peuvent protéger contre les maladies cardiaques et le cancer chez les humains et d'autres espèces.
La plupart des caroténoïdes moléculaires impliqués dans ces processus disposent d'un squelette hydrocarboné. Entre trois et 15 doubles liaisons existent le long de la longueur de cette colonne vertébrale, et le nombre de liaison a une relation directe avec la partie du spectre un caroténoïde peut traiter. La lumière entre 400 et 500 nanomètres (nm) est généralement absorbé par ces molécules. Phytoène du premier type est produite à partir de l'assemblage de divers composants moléculaires, et il est essentiel dans la formation d'autres caroténoïdes. Les pigments de base peuvent être biosynthétisés en d'autres composés, tels que le bêta-carotène et le lycopène .
Les caroténoïdes jouent un rôle protecteur important, car ils bloquent les effets des particules d'oxygène et les radicaux lorsque la lumière et photosensibilisants tels que la chlorophylle interagissent. L'énergie de rayonnement est transmise par les pigments caroténoïdes à des molécules de chlorophylle individuelle, tandis que l'énergie en excès est dissipée dans le cadre du cycle de xanthophylle dans certaines plantes et les algues. Les molécules de chlorophylle qui restent dans un état actif peut être réglée ainsi. Au niveau moléculaire, les caroténoïdes aident à lier les molécules de protéines pigments photosynthétiques.
La consommation d'organismes à base de plantes conduit à la transformation métabolique des pigments caroténoïdes dans le saumon, les crevettes, les homards, et des créatures. La coloration de ces poissons et crustacés provient des pigments trouvés dans la nourriture qu'ils mangent. Par exemple, le saumon sauvage qui mange les crevettes est beaucoup plus rouge en couleur que le saumon produit dans les fermes. Il est difficile de caroténoïdes de récolte naturellement, mais le génie génétique fait la perspective plus optimiste. Les pigments synthétisés chimiquement ne donnent pas le même résultat que celles naturelles.
Divers types de caroténoïdes existent dans les plantes, les bactéries, les champignons et les algues. Le phytoène est une forme de pigment qui peut être métabolisé en le bêta-carotène qui, avec d'autres composés, est utilisé pour produire de la vitamine A ainsi que de fluide de la rétine chez les mammifères. Les propriétés de photosynthèse et l'impact sur la santé humaine fait pigments caroténoïdes un des éléments biologiques les plus importantes dans la nature.