Karotenoidai priklauso terpenoidų klasei organinių junginių, ypač tetraterpenoidų. Tai yra fitocheminės medžiagos, randamos beveik vien tik augaluose ir skirstomos į dvi kategorijas: karotinus be deguonies ir deguonies turinčius ksantofilus. Terpenoidus galima gauti, bent jau teoriškai, susiejant arba „polimerizuojant“ izopreno molekules, CH2=C(CH3)CH=CH2. Tetraterpenoidiniuose skeletuose yra keturi 10 anglies terpeno vienetai, iš viso 40 anglies atomų. Siaurindama apibrėžimą, Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga nurodo karotinoidų struktūrą kaip tuos tetraterpenoidus, kurie formaliai gaunami iš aciklinio pirminio likopeno.
Karotinoidų struktūroje yra lygiai 40 skeleto anglies junginių, teoriškai gaunamų susiejant izopreno vienetus ir sudaryti tik iš anglies, vandenilio ir galbūt deguonies. Karotinoidų struktūroje taip pat yra komponentas, vadinamas chromoforu, kuris yra atsakingas už molekulės spalvą. Šie organiniai junginiai yra svarbūs biologiškai ir mitybos požiūriu ir yra neatsiejamai susiję su gyvybę palaikančiu fotosintezės procesu.
Polimerizacija įmanoma, nes izoprenas turi dvi dvigubas jungtis. Kiekviena izopreno molekulė turi penkis anglies atomus, todėl sujungus dvi molekules susidaro viena 10 anglies atomų grandinė. Augimas gali tęstis ir ilgiau, nes antroji dviguba kiekvienos dalyvio molekulės jungtis lieka nepanaudota. Gali susidaryti daug įvairių terpenoidinių struktūrų, nes izopreno molekulė nėra simetriška. Sujungimas gali vykti nuo galvos iki galvos, nuo galvos iki uodegos arba nuo uodegos iki uodegos; kuo ilgesnė grandinė, tuo didesnis derinių skaičius.
Karotinoidai yra vienas iš maistiniu požiūriu naudingų maisto produktų, randamų vaisiuose ir daržovėse. Tarp maistinių medžiagų yra liuteinas, zeaksantinas ir likopenas. Dauguma karotinoidų turi antioksidacinių savybių. Kai kuriuos, įskaitant alfa ir beta karotiną bei beta kriptoksantiną, organizmas gali paversti struktūriškai panašiu retinoliu – vitaminu A. Ryškios daržovių spalvos, ypač kukurūzų geltona, morkų oranžinė ir pomidorų raudona. , egzistuoja dėl karotinoidų.
Molekulės dalis, kuri gamina spalvas, esančias karotinoidų struktūroje, yra chromoforas, o tai reiškia “spalvą”. Tai daugiausia lemia nepertraukiamas kintamų dvigubų jungčių, esančių molekulėje, rinkimas. Ši pi elektronų kolekcija sugeria energiją, kuri sutampa su matomo spektro dalimi. Tai, kas lieka dėl nesugertų spalvų, lemia vaisiaus ar daržovės spalvą. Taigi geltona daržovė sugeria šviesą, ypač mėlynojoje spektro dalyje.
Karotinoidai randami augalų chloroplastuose ir chromoplastuose. Jie atlieka dvi specifines funkcijas. Šie junginiai sugeria šviesą, kuri gali būti naudojama fotosintezės procese per energijos perdavimą, ir padeda apsaugoti subtilias chlorofilo molekules nuo žalingos ultravioletinės šviesos poveikio. Rudenį kai kuriose pasaulio vietose, mažėjant chlorofilo kiekiui, karotinoidai dažnai atsiskleidžia nuostabiomis daugelio augalų spalvomis, kurios keičiasi metų laikais. Daugelio karotinoidų skilimo produktai suteikia malonų aromatą; kai kurie iš tokių junginių naudojami esencijos, kvepalų ir kvapiųjų medžiagų pramonėje.