番茄紅素是一種鮮紅色的類胡蘿卜素烴，存在于番茄和其他紅色水果和蔬菜中，例如紅蘿卜、西瓜、葡萄柚和木瓜。它不存在于草莓或櫻桃中。盡管番茄紅素在化學上是胡蘿卜素，但它沒有維生素A活性。

在植物，藻類和其他光合生物中，番茄紅素是許多類胡蘿卜素（包括β-胡蘿卜素）生物合成的中間體，后者負責黃色、橙色或紅色色素沉著，光合作用和光保護作用。像所有類胡蘿卜素一樣，番茄紅素是四萜。不溶于水。十一個共軛雙鍵使番茄紅素具有深紅色。由于色澤強烈，番茄紅素可用作食用色素（注冊為E160d），并已獲準在美國使用，澳大利亞和新西蘭（注冊為160d）和歐盟。

番茄紅素是對稱的四萜，即由八個異戊二烯單元組裝而成。它是類胡蘿卜素化合物家族的成員，并且由于它完全由碳和氫組成，因此也被分類為胡蘿卜素。番茄紅素的分離方法最早于1910年報道，該分子的結構于1931年確定。在其天然的全反式形式下，該分子長而直，受其11個共軛雙鍵系統的約束。該共軛體系中的每個擴展都減少了電子躍遷到更高能態所需的能量，使分子能夠吸收波長越來越長的可見光。番茄紅素吸收可見光中除最長波長以外的所有波長，因此它顯示為紅色。

植物和光合細菌自然產生全反番茄紅素。當番茄紅素暴露于光或熱中時，它會發生異構化成許多順式異構體，它們具有彎曲而不是線性的形狀。不同的異構體由于其分子能而顯示出不同的穩定性（最高穩定性：5-順式≥全反式≥9-順式≥13-順式> 15-順式> 7-順式> 11-順式：最低）。在人類血液中，各種順式異構體占番茄紅素總濃度的60％以上，但尚未研究單個異構體的生物學作用。

類胡蘿卜素（如番茄紅素）存在于植物、光合細菌、真菌和藻類的光合色素-蛋白質復合物中。它們負責水果和蔬菜的亮橘紅色，在光合作用中發揮各種功能，并保護光合生物免受過度的光損傷。番茄紅素是類胡蘿卜素（例如β-胡蘿卜素和葉黃素）生物合成中的關鍵中間體。

分散的番茄紅素分子可以封裝到碳納米管中，從而增強其光學性能。封裝的染料和納米管之間發生有效的能量轉移-染料吸收了光，并且沒有明顯的損失轉移到納米管。包封提高了番茄紅素分子的化學和熱穩定性；它還允許它們隔離和個性化表征。

真核植物和原核藍細菌中番茄紅素的無條件生物合成與所涉及的酶相似。合成從甲羥戊酸開始，其轉化為二甲基烯丙基焦磷酸酯。然后將其與三個分子的焦磷酸異戊烯基焦磷酸（二甲基烯丙基焦磷酸酯的異構體）縮合，得到20碳的香葉基香葉基香葉基。然后將該產物的兩個分子以尾到尾的構型縮合，得到40碳的植酮，是類胡蘿卜素生物合成的xxx步。通過幾個去飽和步驟，將八氫番茄紅素轉化為番茄紅素。番茄紅素的兩個末端異戊二烯基團可以環化生成β-胡蘿卜素，然??后可以將其轉化為多種葉黃素。

番茄紅素是番茄醬中的色素，可將塑料炊具變成橙色。它不溶于普通水，但可以溶于有機溶劑和油中。由于其非極性，食品制劑中的番茄紅素會弄臟任何足夠多孔的材料，包括大多數塑料。為了消除這種污漬，可以將塑料浸泡在含有少量氯漂白劑的溶液中。?漂白劑將番茄紅素氧化，從而使現在極化的產品溶解。

番茄紅素的吸收要求它與膽鹽和脂肪結合形成膠束。番茄紅素在腸中的吸收通過脂肪的存在和烹飪來增強。番茄紅素的膳食補充劑（油中）可能比食物中的番茄紅素更有效地吸收。

番茄紅素不是人類必需的營養素，但通常在飲食中主要從番茄制成的菜肴中發現番茄紅素。^?飲食中番茄紅素的攝入量的中位數和第99個百分位數分別估計為5.2和123 mg / d。

番茄紅素含量高的水果和蔬菜包括秋天的橄欖色、西紅柿、西瓜、粉紅色的葡萄柚，粉紅色的番石榴、木瓜、沙棘、枸杞（枸杞、番茄的漿果親戚）和玫瑰果。?番茄醬是番茄紅素的常見飲食來源。盡管gac（苦瓜（Moordordica cochinchinensis?Spreng））的番茄紅素含量是所有已知水果或蔬菜中最高的（比西紅柿多倍），番茄和番茄醬，果汁和番茄醬占大多數人膳食番茄紅素攝入量的85％以上。西紅柿中番茄紅素的含量取決于品種，并且隨著果實的成熟而增加。

與其他水果和蔬菜不同，在烹飪時維生素C等營養成分會減少，西紅柿的加工會增加生物利用番茄紅素的濃度。^?番茄醬中的番茄紅素的生物利用度是新鮮番茄中的四倍。與未加工的西紅柿相比，經過加工的西紅柿產品（如巴氏殺菌的番茄汁、湯、醬汁和番茄醬）含有更高濃度的可生物利用的番茄紅素。^?

烹飪和壓碎西紅柿（例如在罐裝過程中）以及在富含油的菜肴中（例如意大利面條醬或比薩餅）食用，會xxx增加從消化道到血液中的吸收。番茄紅素是脂溶性的，因此據說該油有助于吸收。Gac的番茄紅素含量高，主要來自其種皮。?Cara cara肚臍和其他柑橘類水果，例如粉紅葡萄柚，也含有番茄紅素。^?某些不帶紅色的食物也含有番茄紅素，例如蘆筍，每100克含約30μg番茄紅素（0.3μg/ g）并干燥香菜和羅勒，其中含有約3.5–7.0μg/ g番茄紅素。?當番茄紅素用作食品添加劑（E160d）時，通常從番茄中獲得。

根據一項初步研究，在人體中，番茄紅素的觀察到的安全水平為75毫克/天。

番茄紅素是無毒的，通常在飲食中發現，主要來自番茄制品。對飲食中的番茄紅素存在不耐受或過敏反應的情況，可能會引起腹瀉、惡心、胃痛或痙攣、毒氣和食欲不振。番茄紅素與抗凝藥一起服用可能會增加出血的風險。由于番茄紅素可能會導致血壓降低，因此可能會與影響血壓的藥物發生相互作用。番茄紅素可能會影響免疫系統、神經系統，對日光的敏感性或用于胃病的藥物。

血脂不足是皮膚的一種橙色變色，在番茄紅素的大量攝入中會觀察到。停止攝入過量的番茄紅素后，褪色預計會消失。