Transportveien for astaxanthin er i limniske og marine trofiske næringskjeder er fytoplankton → zooplankton → krepsdyr → fisk.
Arter rødfarget av astaxanthin dypvannsreke (Pandalus borealis) og antarktisk krill (Euphasia superba). Den encellete ferskvannsgrønnalgen Haematococcus pluvialis, lager under naturlige forhold astaxanthin i overgang fra vegetative celler til aplanosporer ved stressfylte livsbetingelser, lignende Chlamydomonas nivalis som gir «rød snø». Gjæren r Xanthophyllomyces dendrorhous, en stilksporesopp (basidiomycet), med anamorf Phaffia rhodozyma lager astaxanthin.
Astaxanthin gir rød farge på fugler med rød eller rosa fjærdrakt (flamingo, rødbibis (Eudocimus ruber)). Flamingoer i flamingofamilien (Phoeenicopteridae, gr. phoenico – karminrød; pterus – fjær)) er filterspisere med lameller med hår langs kantene på nebbet de bruker til å filtere krepsdyr og lager ut fra vann i saltsjøer og sodasjøer. Har et velutviklet undernebb med en bøy på midten.
Astaxanthin (E161j), canthaxanthin (E161g), og astacen er ketokarotenoider laget fra β-karoten katalysert av β-karoten ketolase, en oksidoreduktase. Ketokarotenoider er antioksidanter som blir brukt som matfargestoff.
Mesteparten av astaxanthin i fiskeoppdrett av laksefisk blir laget syntetisk fra det umettede sykliske ketonet isoforon. Astaxanthin kan også bli laget fra genomodifisert Escherichia coli eller bakegjær (Saccharomyces cerevisae) Astaxanthin finnes i mange isomere avhengig av om den er laget i naturlige prosesser eller syntetisk. Noen mener at oppdrettslaks og ørret bør merkes med «tilsatt kunstig farge».
Ørret (Salmo trutta) får rød farge på fiskekjøttet ved å spise bl.a. krepsdyret og amfipoden marflo (Gammarus lacustris). Krill inneholder astaxanthin i formen 3R-3´R. Stereoisomere (chirale, enantiomere) og dreining av planpolarisert lys: R – høyre; S – venstre (sinister). Dexter (+) – til høyre; Laevus (-) til venstre
Geranylgeranyl pyrofosfat omdannes til fytoen katalysert av fytoen syntase
Geranylgeranylpyrofosfat → fytoen → ζ-karoten → lykopen → β-karoten
Fra β-karoten er det to mulige biosynteseveier
β-karoten → β-kryptoxanthin →zeaxathin → adoniksxanthin → astaxanthin
β-karoten → echinenon → canthaxanthin → adonirubin → astaxanthin
Eksempel på biosyntesevei for astaxanthin
Astaxanthin blir laget av den psykrofile basidiomyceten Xanthophyllomyces dendrorhous (anamorf Phaffia rhodozyma). Ferskvannsmikroalgen Heamatococcus pluvialis, klasse grønnalger (Chlorophyceae), orden Volvocales , familie Haematococcaceae. Den Gran-negative bakterien Agrobacterium aurantiacum i klassen Alphaproteobacteria.