Los carotenoides comprenden varios cientos de moléculas tetraterpénicas (terpenos) formadas por el encadenamiento de ocho unidades isoprénicas. Presentan al menos 10 dobles enlaces conjugados, el cromóforo característico, lo que explica su coloración amarilla o anaranjada y su enorme sensibilidad a la oxidación. Cuando la molécula es un hidrocarburo se habla de caroteno, cuando posee funciones hidroxilo se habla de xantofila. Los carotenoides pueden ser acíclicos (licopeno) o poseer uno o dos ciclos penta- u hexacíclicos en uno de sus extremos (beta-epsilon-caroteno), o en sus dos extremos (beta-beta-caroteno).

Distribución: ampliamente distribuidos en la naturaleza, se acumulan en los cloroplastos de todos los tejidos fotosintéticos. Beta-caroteno, luteína, violaxantina y neoxantina aparecen en las hojas de casi todos los vegetales. Se acumulan también en los pétalos de la flores, los frutos pueden contener además otros derivados (capsantina en pimiento, apocarotenoides en Citrus, licopeno en tomate), en raíces (zanahoria), en semillas (zeaxantina en maíz) a veces en concentraciones muy altas (bija). Rara vez aparecen en los hongos.
Se localizan en los complejos proteicos de los fotosistemas de membrana de los tilacoides, los carotenoides intervienen en la fotosíntesis, permiten la captura de fotones azul-verde (450-500 nm). Se comportan también como fotoprotectores frente a radiaciones nocivas. La conjugación de dobles enlaces les hace muy eficaces captadores de oxígeno singlete monomolecular que se produce en los procesos fotoquímicos. Son moléculas susceptibles de actuar como antioxidantes, captando el radical peroxi que se adiciona al polieno e impide que se produzcan diversos productos oxigenados.

Interés y empleo:

• Vitamina A (retinol): el beta-caroteno y moléculas semejantes se degradan a nivel de la mucosa intestinal de humanos dando lugar a retinol (vitamina A). Alimentos ricos en caroteno son zanahorias, espinacas, mangos, tomates, pimientos, calabaza, cítricos, melones, aceite de palma y otros productos animales como huevos, hígado y pescados.
• Antioxidantes: los carotenoides ejercen una acción preventiva frente a afecciones degenerativas. Parece existir un efecto protector de los carotenoides frente a diversos cánceres, aunque en algunos casos no es evidente.
• Fotosensiblización: los carotenoides pueden presentar interés en casos de fotosensibilización debida a diferentes formas de porfirias y en casos de fotodermatosis (fotosensibilidad medicamentosa, urticaria solar, desarrollo estival de lupus eritematoso), se utilizan beta-caroteno y cantaxantina por vía oral para interferir en su proceso, aunque existen algunos efectos secundarios.
• Colorantes naturales: se utilizan sobre todo en la industria agroalimentaria como aditivos alimentarios: E160b bija, páprika E160c, beta-caroteno E160a, licopeno E160d, beta-apo-8'-carotenal E160e, xantofilas E161 (cantaxantina E161g). Las margarinas están pigmentadas de forma natural por el aceite de palma.
• Cosmética: se comercializan extractos, los carotenoides puros se encuentran disponibles en dos formas: suspensiones microcristalinas en un aceite vegetal y polvos hidrodispersables. Los carotenos se utilizan en la formulación de píldoras para broncear, provocan una coloración en la piel, ya que se eliminan por esta vía, pero sin proteger la piel de los rayos UV.

Plantas con carotenoides utilizadas con fines extractivos