Η μελατονίνη είναι γνωστή ως η “ορμόνη του ύπνου”. Παράγεται κυρίως τη νύχτα, ως απόκριση στο σκοτάδι, και βοηθά τον οργανισμό να χαλαρώσει και να προετοιμαστεί για ύπνο. Εκτός από τη ρύθμιση του ύπνου, η μελατονίνη έχει αντιοξειδωτικές ιδιότητες και υποστηρίζει το ανοσοποιητικό σύστημα.

Η παραγωγή μελατονίνης εξαρτάται από την τρυπτοφάνη, ένα αμινοξύ που μετατρέπεται σε σεροτονίνη και στη συνέχεια σε μελατονίνη. Για αυτόν τον λόγο, η διατροφή μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αυτή.

Η Μελατονίνη, (N-ακετυλο-5-μεθοξυτρυπταμίνη) είναι μια πανταχού παρούσα ινδολική ορμόνη, που έχει μελετηθεί εκτενώς για τον ρόλο της στη ρύθμιση διαφόρων φυσιολογικών διεργασιών τόσο στα ζώα όσο και στα φυτά . Αυτή η ορμόνη εμφανίστηκε περίπου 3000–2500 εκατομμύρια χρόνια πριν, εξελιχθεί σε φωτοσυνθετικά βακτήρια, όπου σχεδιάστηκε ειδικά για την εξουδετέρωση των τοξικών παραγώγων του O2 που παράγονται κατά τη φωτοσύνθεση .

 Η σύνθεση και η έκκριση αυτής της ορμόνης διεγείρεται από το σκοτάδι και αναστέλλεται από το φως. Η σύνθεση της μελατονίνης ελέγχεται αυστηρά από τον υπερχιασματικό πυρήνα στον υποθάλαμο, ο οποίος ενσωματώνει φωτοπληροφορίες από τον αμφιβληστροειδή και τις μεταδίδει στον επινεφρίδιο αδένα μέσω μιας πολυσυναπτικής οδού,συμπεριλαμβανομένων προαυτονομικών νευρώνων του παρακοιλιακού πυρήνα, συμπαθητικών προγαγγλιακών νευρώνων του νωτιαίου μυελού και νοραδρενοεργικών νευρώνων του ανώτερου τραχηλικού γαγγλίου. Ο πρόδρομος της μελατονίνης είναι το αμινοξύ L-τρυπτοφάνη, το οποίο υδροξυλιώνεται από την τρυπτοφαν-5-υδροξυλάση (TP5H), για να σχηματίσει 5-υδροξυτρυπτοφάνη και, στη συνέχεια, αυτή αποκαρβοξυλιώνεται από την αρωματική L-αμινοξέος αποκαρβοξυλάση (AADC) για να δημιουργήσει σεροτονίνη. Στη συνέχεια, σε μια διεργασία δύο βημάτων, μέσω της διαδοχικής δράσης των βασικών ενζύμων αραλκυλαμίνη N-ακετυλοτρανσφεράση (AANAT) και ακετυλοσεροτονίνη Ο-μεθυλοτρανσφεράση (ASMT), η σεροτονίνη μετατρέπεται σε μελατονίνη. Μόλις συντεθεί, η μελατονίνη δεν αποθηκεύεται μέσα στον επινεφρίδιο αδένα και απελευθερώνεται καθώς συνθέτεται, έτσι ώστε το πλάσμα αυτής της ορμόνης να αντανακλά με ακρίβεια την επινεφριδιακή δραστηριότητα.

Στα ζώα, εκτός από τον επινεφρίδιο αδένα, η μελατονίνη μπορεί επίσης να συντεθεί από κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, του εγκεφάλου, του δέρματος και του γαστρεντερικού σωλήνα. Η μελατονίνη, που δεν συνθέτεται από τον επινεφρίδιο αδένα, δεν ρυθμίζεται από κιρκάδιους κύκλους, αλλά ανταποκρίνεται σε άλλα σήματα, ασκώντας μια παρακρινή ή αυτοκρινή επίδραση. Ομοίως, η μελατονίνη των ασπόνδυλων δεν είναι απαραίτητα κιρκάδια, επομένως δεν φτάνει πάντα στο μέγιστο τη νύχτα, αν και συχνά βρίσκονται υψηλά νυχτερινά επίπεδα.

Για δεκαετίες, η μελατονίνη θεωρούνταν μια νευροορμόνη των ζώων. Ωστόσο, το 1995, διαφορετικές μελέτες επιβεβαίωσαν την παρουσία της στα ανώτερα φυτά . Σήμερα, είναι γνωστό ότι η μελατονίνη υπάρχει σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων βακτηρίων, ζύμης, μυκήτων, ζώων και φυτών. Η ευρεία της κατανομή έχει υποστηρίξει τη θεωρία ότι η μελατονίνη είναι ένα αρχαίο μόριο που διατηρήθηκε καθ’ όλη την εξέλιξη σε όλους τους οργανισμούς.

 Ωστόσο, πολλά από τα τρόφιμα που καταναλώνονται καθημερινά στη διατροφή περιέχουν μελατονίνη, αν και δεν είναι γνωστές οι ακριβείς συγκεντρώσεις αυτής σε καθένα από τα τρόφιμα.Ένας παράγοντας που πρέεπι να ληφθεί σοβαρά υπ’οψη είναι η επεξεργασία κ το μαγείρεμα των τροφών.