在谈类胡萝卜素之前，先问一个问题，为什么绿花很少见?因为花朵中含有的主要色素是花青素类anthocyan(花色素anthocyanidins)、类胡萝卜素等，无法制造绿色；绿色主要来源于叶绿素，在发育成熟的花器官中较为少见。叶绿素在活体内也和其他物质一样处于不断更新状态。它被叶绿素酶分解，或经光氧化而漂白。深秋时许多树种叶片呈美丽的红色，就是因为这时叶绿素降解速度大于合成速度，含量下降，原来被叶绿素所掩盖的类胡萝卜素、花色素的颜色显示出来的缘故。
除叶绿素外，叶绿体中还有许多种黄色、橙色和红色的色素，合称为类胡萝卜素（Carotenoids），又称多烯色素。根据其分子的组成，类胡萝卜素可分为含氧类胡萝卜素及不含氧类胡萝卜素两类。含氧类胡萝卜素被称为叶黄素（Xanthophyll），如：类胡萝卜素酯和类胡萝卜素酸等；不含氧类胡萝卜素被称为胡萝卜素（Carotin/Carotene）或类胡萝卜素碳氢化合物。
视黄醇
维生素A1存在于动物肝脏、血液和眼球的视网膜中，又称为视黄醇，天然维生素A主要以此形式存在。维生素A2主要存在于淡水鱼的肝脏中。维生素A1的活性比A2大。维生素A分子中有不饱和键，化学性质活泼，在空气中易被氧化，或受紫外线照射而破坏，失去生理作用，故维生素A的制剂应装在棕色瓶内避光保存。
许多植物如胡萝卜、番茄、绿叶蔬菜、玉米含类胡萝卜素物质，如α、β、γ-胡萝卜素、隐黄质、叶黄素等。其中有些类胡萝卜素具有与维生素A1相同的环结构，在体内可转变为维生素A，故称为维生素A原。β-胡萝卜素含有两个维生素A1的环结构，转换率最高。一分子β胡萝卜素，加两分子水可生成两分子维生素A1。到目前为止，至少已经有种以上的天然类胡萝卜素被我们发现了，而其中有一小部分（如β-胡萝卜素等）会在体内转换为维生素A。
根据联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）的推荐，考虑到维生素A和维生素A原的活性和吸收程度不同，维生素A的需要量和食物中含量的估计用“视黄醇当量”（RetinolEquivalent，RE）表示：
1ugRE=1ug视黄醇=1.83ug棕榈酸视黄酯=6ugβ-胡萝卜素=12ug其他有维生素A原活性的类胡萝卜素=3.33IU来自于视黄醇的维生素A。
1IU维生素A=0.3μg视黄醇当量
理论上1分子β-胡萝卜素能形成2分子维生素A，但因为胡萝卜素的吸收率为1/3，而吸收后转化为维生素A的转化率又只有1/2，所以，1μg的胡萝卜素只能折算为3.33÷6=0.IU维生素A。
维生素A可以在脂肪中储存，过量摄入维生素A会造成蓄积性毒性，β胡萝卜素则没有这种危险，即使服用非常大的剂量也不会引起严重的副作用，每天超过国际单位或60毫克可能会使皮肤变成橘黄色，停止食用后可恢复正常肤色。
因此它也被当做是维生素A的安全来源。但长期服用β胡萝卜素应该同时补充维生素E和叶黄素，因为β胡萝卜素会降低二者在人体内的水平。
维生素A在空气中极不稳定，工业上多制成酯类形式。如醋酸视黄酯（retinolacetate）、棕榈酸视黄酯（retinolpalmitate）等，是指已经形成的维生素A。
缺乏维生素A时，主要表现为皮肤粘膜改变，如毛囊角化、角膜软化等；夜盲，干眼病和失明。
维生素A有关国标：
GB-食品安全国家标准食品添加剂维生素A；
GB-食品安全国家标准食品添加剂棕榈酸视黄酯(棕榈酸维生素A)
番茄红素
番茄红素（Lycopene）又称ψ—胡萝卜素，属于异戊二烯类化合物，是类胡萝卜素的一种。由于最早从番茄中分离制得，故称番茄红素。过去人们一直认为，只有那些具备β—紫罗酮环并能转化为维生素A的类胡萝卜素，如α—胡萝卜素、β—胡萝卜素等才与人类的营养和健康有关，而番茄红素因缺乏此结构，不具有维生素A的生理活性，故对此研究很少；然而，番茄红素具有优越的生理功能，它不仅具有抗癌抑癌的功效，而且对于预防心血管疾病、动脉硬化等各种成人病、增强人体免疫系统以及延缓衰老等都具有重要意义，是一种很有发展前途的新型功能性天然色素。
番茄红素通过物理和化学方式猝灭单线态氧或捕捉过氧化自由基。单线态氧是具有很强活性的氧自由基，具细胞毒性作用，以细胞膜、线粒体等部位对其最为敏感，能与细胞中多种生物大分子发生作用，通过与分子结合造成细胞膜系统的损伤；番茄红素能够接受不同电子激发态的能量，吸收光能并通过单线态—单线态能量转移过程使单线态氧的能量转移到番茄红素，生成基态氧分子和三重态番茄红素分子，三重态番茄红素通过与溶剂的一系列旋光和振动反应得到再生，并在此过程中将能量散发；类胡萝卜素的猝灭能力与其分子中所含有的共轭双键的数目有着密切的关系，番茄红素分子中有11个共轭双键，一个番茄红素分子可以清除数千个单线态氧，其猝灭单线态氧的速率常数较β-胡萝卜素高2倍。
以下是各类蔬菜水果番茄红素含量对比表（每克含）：
木鳖果：～毫克
西红柿：3～20毫克
番石榴：5.23～5.50毫克（粉红色）
西瓜：2.3~7.2
番木瓜：0.11～5.3毫克
葡萄柚：0.35～3.36毫克（粉红色）
胡萝卜：0.65～0.78毫克
南瓜：0.38～0.46毫克
红薯：0.02～0.11毫克
杏子：0.01～0.05毫克
人体自身不能合成番茄红素，需要通过膳食等补充。番茄红素吸收后，可广泛分布于血液、肾上腺、肝、睾丸、前列腺、卵巢、乳腺、消化道等组织器官，其中血液、肾上腺和睾丸含量较多。
部分健字号推荐每天番茄红素食用量：
4.3毫克（北京航洋）；10（威海紫光）；12.5毫克（百合）；18毫克（广东仙乐）；19毫克（杭州海王）；21.2（汤臣倍健）；36毫克（世纪中康）。
番茄红素有关国标：
GB.78-食品安全国家标准食品添加剂番茄红素(合成)
α-胡萝卜素
而我们知道，南瓜和胡萝卜除了β-胡萝卜素之外，也含有相对较少量的α-胡萝卜素(beta，epsilon-Carotene)。α-胡萝卜素在绿叶和胡萝卜的根里与β-胡萝卜素共同存在，含量一般较少。
结果发现这个实验对α-胡萝卜素所呈现的抗癌效果非常清楚，且其对抗皮肤癌及对于其他的实验结果，也很明显地呈现出α-胡萝卜素的抗癌效果，是β-胡萝卜素的好几倍以上。研究发现，人体血液中α-胡萝卜素的浓度越高，人们提前发生各种疾病而死亡的危险就越小，也就越有希望健康长寿
以下是α-胡萝卜素的主要食物来源（每克含）：
木鳖果：6.7~10.68毫克
生胡萝卜素：3.48mg；煮胡萝卜（不加盐）：3.77mg；
脱水胡萝卜：14.25mg；胡萝卜汁：4.34mg；
南瓜：0.52mg；豆角：0.13mg；
橘子：0.mg；黄玉米：0.mg；
芒果：0.mg；木瓜：0.mg。
看了以上数据就会明白，胡萝卜是一种非常优秀的蔬菜。α-胡萝卜素不怕蒸煮，把胡萝卜放在肉汤里煮，只要连汤喝掉，并不会引起α-胡萝卜素的明显损失。相反，熟吃才更有利于其他各种类胡萝卜素的吸收，只要少量的油脂就能达到充分吸收的效果。
β-胡萝卜素
常见的β—胡萝卜素产品种类有：结晶、30%的油悬浮液、10%的水溶性干粉、1%的水溶性浮液及1.5%的水溶性粉末。由于纯品一般容易被氧化，所以以30%的油悬浮液使用的最多。此外，水溶性产品使用方便，故用于饮料。β—胡萝卜素作为一种食用油溶性色素，其本身的颜色因浓度的差异，可涵盖由红色至黄色的所有色系，因此受到食品业相当热烈的欢迎。其非常适合油性产品及蛋白质性产品的开发，如：人造奶油、胶囊、鱼浆炼制品、素食产品、速食面的调色等。而经过微胶囊处理的β—胡萝卜素，可转化为水溶性色素，几乎所有的食品都可应用。另外，β—胡萝卜素在饲料、化妆品等方面有重要用途。
β-胡萝卜素最丰富的来源是绿叶蔬菜和黄色的，橘色的水果(如胡萝卜、菠菜、生菜、马铃薯、番薯、西兰花、哈密瓜和冬瓜)。大体上，越是颜色强烈的水果或蔬菜，越是富含β-胡萝卜素。以下是各类蔬菜水果β-胡萝卜素含量对比表（每克含）：
盐藻：2,mg~8,mg（超过上限的是盐藻提取物）
木鳖果：83，ug；
螺旋藻：38，ug；
枸杞子：9，ug
西兰花：7，ug
绿茶：5，ug
胡萝卜：4，ug
沙棘果：3，ug
芒果：ug
番茄：ug
每克木鳖果果肉中（红色部分）含：
1、番茄红素：.~.毫克（最多）
2、β胡萝卜素：63.~83.毫克（仅次盐藻，第二多）
3、α-胡萝卜素：6.7~10.68毫克（最多）
4、维生素E：3.85毫克
5、亚油酸：28.1克
新食品原料盐藻的每天服用量为≤15毫克/天（以β－胡萝卜素计，相当于盐藻mg；盐藻提取物.5mg）
部分健字号每天服用量：
2（威海紫光）；2.2（草珊瑚）；3.75（雅博）；4.71（汤臣倍健）；5（千林、仙乐）；5.4（艾兰得）；5.6（联存）；6（赛诺菲民生）；13.5（安利）
叶黄素
叶黄素是α-胡萝卜素的衍生物，不具有维生素A活性。主要来源于深绿色蔬菜，如万寿菊、新鲜甘蓝、玉米、菠菜、西葫芦等，瓜果如猕猴桃、葡萄、柑橘也有比较丰富的叶黄素，人血浆的提取物都含有少量的叶黄素顺式异构体。
叶黄素(万寿菊来源)属于GB-，可使用的范围是调制乳粉（仅限儿童乳粉，液体按稀释倍数折算），1ug/kg~ug/kg。也可以应用于婴幼配方食品及特殊医学用途婴儿配方食品，添加量为ug/kg~2ug/kg。检测方法见GB-。
部分健字号每天服用量：
3.2（富莱欣）；4毫克（广州邦利）；5毫克（汤臣倍健）；6毫克（麦金利）；6.6毫克（麦金利）；7.8（天赐康）；10毫克（浙江医药）；12毫克（春芝堂）；16毫克（中进生物）
年第12号公告，叶黄素酯为新资源食品，每天食用量小于12毫克。为深红棕色细小颗粒。叶黄素酯是以万寿菊花为原料，经过脱水粉碎、溶剂提取、低分子量醇纯化和步真空浓缩等骤生产而成。新资源公告规定：叶黄素二棕榈酸酯含量55.8%，玉米黄质酯含量4.2%。
玉米黄质
玉米黄素1%溶液为柠檬黄色，10℃以上为血红色油状液体，10℃以下为黄色半凝固油状物；具有较好耐氧性、耐酸性；高温短时处理基本稳定，长时间则不稳定；低温则较稳定；对Fe和Al的稳定性较差，但对其它离子、酸、碱及还原剂Na2SO3等较稳定；存在于固体食品中的玉米黄素，在常温和自然光条件下较稳定，1%溶液对太阳光较敏感。
虾青素
虾青素有三条合成途径，其中前面的两步都一样，都是由番茄红素合成为β-胡萝卜素，后面分不同途径有三种方法：
目前，虾青素合成途径中，共有四种可以应用于食品：番茄红素（GB）、β-胡萝卜素（GB/）、玉米黄质（GB叫玉米黄素，新食品原料）、虾青素（新食品原料）。
通过合成过程图可以很清楚的看出番茄红素、β胡萝卜素、玉米黄质（叶黄素）、角黄素等均为类胡萝卜素生物合成过程中间体，研究发现Astaxanthin虾青素为类胡萝卜素生物合成的终端形态。类胡萝卜素生物合成这些色素，主要是为了保护其种子中的不饱和脂肪酸，为下一代的繁衍储备能量。所以随着合成过程的不断推进，图中合成过程中的这些类胡萝卜素每一层次都比上一级的抗氧化活性强。
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