Lycopen là một tetraterpen đối xứng, được tổ hợp từ 8 khối isopren. Nó là một thành viên trong họ hợp chất carotenoid, và do nó chỉ bao gồm các nguyên tử cacbon và hydro nên nó cũng là một loại caroten[12]. Quy trình cô lập lycopen được báo cáo lần đầu tiên năm 1910, và cấu trúc phân tử được xác định năm 1931. Trong trạng thái tự nhiên của nó, dạng toàn nghịch (all-trans), phân tử này dài và thẳng, bị ràng buộc bởi hệ thống gồm 11 liên kết đôi tiếp hợp (các liên kết đôi và liên kết đơn nằm xen kẽ với nhau) của nó. Mỗi mở rộng trong hệ tiếp hợp này làm giảm năng lượng cần thiết để các electron chuyển tiếp sang các trạng thái năng lượng cao hơn, cho phép phân tử hấp thụ ánh sáng có bước sóng lũy tiến dài hơn. Lycopen hấp thụ gần như toàn bộ các bước sóng của phổ ánh sáng, ngoại trừ các bước sóng dài nhất, vì thế nó trở thành có màu đỏ[9].

Thực vật và các vi khuẩn có khả năng quang hợp trong tự nhiên sản sinh ra lycopen ở dạng toàn nghịch, nhưng tổng cộng có 72 đồng phân hình học của phân tử này là có thể về mặt không gian lập thể[13]. Khi tiếp xúc với ánh sáng hay nhiệt, lycopen có thể trải qua quá trình đồng phân hóa để tạo ra một lượng nhất định các đồng phân cis, có hình dạng cong hơn là dạng thẳng. Các đồng phân khác nhau có độ ổn định khác nhau do năng lượng phân tử của chúng (độ ổn định cao nhất: 5-cis ≥ all-trans ≥ 9-cis ≥ 13-cis > 15-cis > 7-cis > 11-cis: thấp nhất)[14]. Trong máu người, các đồng phân cis chiếm trên 60% tổng hàm lượng lycopen, nhưng tác động sinh học của mỗi đồng phân riêng lẻ vẫn chưa được nghiên cứu[15]

Ố màu và loại bỏ

Lycopen không hòa tan trong nước, nhưng hòa tan trong một số dung môi hữu cơ và dầu. Do tính không phân cực của nó, lycopen trong chế biến thực phẩm sẽ gây ố màu cho các loại vật liệu có độ xốp rỗ nhất định, bao gồm phần lớn các loại vật liệu bằng nhựa dẻo. Trong khi vết ố màu cà chua có thể khá dễ dàng loại bỏ khỏi vải (miễn là vết ố còn mới), thì lycopen lại khuếch tán vào trong nhựa dẻo, do đó không thể loại bỏ nó bằng nước nóng hay chất tẩy rửa. Nếu lycopen bị ôxi hóa (chẳng hạn, do phản ứng với thuốc tẩy hay axít), các liên kết đôi giữa các nguyên tử cacbon sẽ bị phá vỡ; chia cắt phân tử, làm vỡ hệ thống liên kết đôi tiếp hợp, và làm mất thể màu (chromophore).