Karotenoidy są grupą związków chemicznych dość szeroko rozpowszechnionych w świecie roślinnym i zwierzęcym, jednak są one zawsze pochodzenia roślinnego. Towarzyszą chlorofilowi w chloroplastach, nadają żółtą barwę owocom i kwiatom, występują również w nasionach i w podziemnych częściach niektórych roślin. W zielonych warzywach liściowych i kapustnych (brokuły, jarmuż, szpinak brukselka, kapusta głowiasta), karotenoidy znajdują się w połączeniach kompleksowych chlorofil-karotenoidy-białko. Zwierzęta nie posiadają zdolności syntetyzowania karotenoidów, mogą wchłaniać i gromadzić barwniki dostarczone z wraz z paszą. Dlatego też produkty pochodzenia zwierzęcego, głównie mleko, masło, żółtko jaja bogate są w barwniki karotenoidowe.

Na chwilę obecną znanych jest około 400 barwników karotenoidowych wyodrębnionych z produktów naturalnych i około 200 związków zaliczanych do tej grupy, otrzymanych syntetycznie lub zmodyfikowanych przez człowieka.

Karotenoidy są zbudowane z 8 jednostek izoprenowych połączonych w taki sposób, że układ reszt izoprenowych jest odwrócony w środku cząsteczki. Moga one występować w formie związków acyklicznych, monocyklicznych lub bicyklicznych.(Sikorski WN-T).

Sa to zwiazki polienowe, w których podwójne wiązania wystepuja w układzie sprzężonym; w naturalnych barwnikach najczęsciej w konfiguracji all trans. Cząsteczka musi zawierać najmniej 7 podówjnych wiązań, aby pojawiła się barwa żółta. Ze wzrostem liczby sprzężonych wiązań podwójnych maksimum absorbcji związku przesuwa się w kierunku fal długich, czyli barwa zmienia się z żółtej na pomarańczowoczerwoną (Sikorski WN-T).

Karotenoidy są rozpuszczalne w tłuszczach oraz rozpuszczalnikach lipofilnych, natomiast słabo rozpuszczają się w alkoholach.

Karotenoidy można podzielić na:

• węglowodory nie posiadające innych pierwiastków
• pochodne tlenowe (alkohole, aldehydy, ketony, epoksydy, kwasy) określane jako ksantofile

Do najważniejszych przedstawicieli karotenów właściwych, zalicza się α, β i γ- karoten, jednakże β- karoten stanowi najczęściej 70-85% całości karotenoidów.

Ksantofile stanowiące tlenowe pochodne karotenów charakteryzują się jasnym, żółtym zabarwieniem (brzoskwinia, żółtko jaj, kukurydza), lub intensywnie czerwonym (papryka) i występują wspólnie z karotenami właściwymi. Do głównych ksantofili zaliczana jest zeaksantyna w kukurydzy, luteina w żółtku jaja, kapsantyna w papryce oraz wiolaksantynę występującą w soku pomarańczowym i w zielonych częściach roślin.

Kapsantyna i kapsarubina wykazują bardzo istotną dla organizmu aktywność neutralizujacą tlen singletowy, jak również inhibicyjny wpływ na peroksydację lipidów. Dodatkowo mogą być stosowane jako substancje przeciwdziałające rozwojowi nowotworów. W pismiennictwie można znaleść informacje o profilu karotenpidowym winogron. 85%  wszystkicjh zawartych w winogronach karotenoidów to β- karoten i luteina . pozostałe karotenoidy tj.: neochrom, neoksantyna, flawoksantyna, 5,6-epoksyd luteiny, zeaksantyna, cis izomery luteiny i β-karotenu wystepuja na poziomie µg/kg. β- karoten, neoksantyna, luteina i zeaksantyna odpowiadają za aromat winogron [1].

Wysokie stężenie wiolaksantyny, 5,6-epoksylu luteiny i luteoksantyny obserwuje się w owocach zawierajacych w 1 kg 160 g cukru, natomiast neochrom jest charakterystyczną substancją dla niedojrzałych owoców [1].

Karotenoidy sa intsnsywanie syntetyzowane w pierwszych etapach tworzenia się owoców, a po dojrzeniu ich stężenie wyraźnie spada. Liczne badania potwierdzają drastyczny spadek zawartości β- karotenu, luteiny, flawoksantyny i neoksantyny [1].

Z karotenoidów ketonowych na szczególną uwagę zasługuje astaksantyna występująca w ciele skorupiaków. Jej połączenie z białkami nadaje skorupie homara zabarwienie ciemnozielone z niebieskim odcieniem. Na skutek gotowania i denaturacji składnika białkowego dochodzi do uwolnienia się astaksantyny nadając gotowanemu homarowi czerwone zabarwienie.

Czerwone zabarwienie karmazyna- ryby morskiej, a w szczególności jego głowy jest również spowodowana obecnością astaksantyny. W czasie wydobywania lipidów z odpadów po filetowaniu lub z całej ryby, barwnik ten przechodzi do oleju, nadając mu czerwonokrwiste zabarwienie. Ksantofile wykazują zdolność do wchodzenia w połączenia z innymi związkami.

Zawartość karotenoidów w warzywa i owocach wynosi 0,2-37 mg/100 g świeżego surowca. Najbogatszym źródłem karotenoidów są owoce pestkowe tj:

• morele
• brzoskwinie
• śliwki

Dobre źródło karotenoidów stanowią warzywa takie jak:

• marchew
• papryka
• dynia
• zielona pietruszka
• szpinak

Karotenoidy są szeroko rozpowszechnione w surowych tłuszczach roślinnych i zwierzęcych, chociaż ich stężenie jest na ogół małe- od kilku do kilkudziesięciu µg/g. Wyjątek stanowi olej palmowy – około 0,3% i stąd jego pomarańczowe zabarwienie. Karotenoidy są dość często usuwane z tłuszczów podczas ich rafinacji.

Podczas rozdrabniania oraz procesów obróbki cieplej następują destrukcyjne procesy chemiczne, które zachodzą pod wpływem światła, z udziałem tlenu, jonów metali oraz enzymów. Podatność karotenoidów na procesy utleniania wiąże się z obecnością w ich cząsteczce podwójnych wiązań pomiędzy atomami węgla. Proces utlenienia karotenoidów ma charakter wolnorodnikowy i podobnie jak w przypadku autooksydacji tłuszczów prowadzi do wytworzenia produktów o niekorzystnych cechach organoleptycznych. Wpływ na szybkość procesu utleniania mają:

• jony Cu, Fe
• obróbka cieplna
• promieniowanie w szerokim zakresie widma

Hamujący wpływ na procesy oksydacyjne maja przeciwutleniacze fenolowe oraz kwas askorbinowy (witamina C).

Do utleniania karotenoidów może dochodzić także pod wpływem lipoksygenazy – enzymu znajdującego się w kapuście, soi, szparagach, pomarańczach. Optimum działalności lipoksygenazy wynosi 20-30°C i pH 6-9, stąd też wynika słuszność zastosowania procesu blanszowania warzyw, które poddawane są zamrożeniu, ponieważ lipoksygenazy maja zdolność do działanie nawet w temperaturze poniżej 0°C.

Tabela 1. Zestawienie zawartości karotenoidów w jadalnych częściach popularnych warzyw wg [1]

Tabela 2. Zestawienie zawartości witaminy A i β-karotenu w popularnych produktach spożywczych wg. [1]

Źródło: [1] A. Gryszczyńska, B. Gryszczyńska, B. Opala- Karotenoidy. Naturalne źródła, biosynteza wpływ na organizm ludzki. Borgis- postępy Fitoterapii 2/2011 s. 127-143; Stanisław Zalewski (red.)- Podstawy technologii gastronomicznej. WNT. Warszawa; Zdzisław Sikorski- Chemia żywności. PWN. Warszawa; Zdzisław Sikorski (red.)- Chemiczne i funkcjonalne właściwości składników żywności. WNT. Warszawa