排骨汤变黑主要是氧化反应和黑色素沉积造成的。煮汤时排骨中的肌红蛋白和脂肪在高温下分解，产生深色物质。长时间炖煮会让汤里的铁元素氧化成三价铁，呈现深褐色。汤里的黑色素细胞在高温下活跃，分泌更多黑色素颗粒混入汤中。

氧化反应是主要原因。研究发现，排骨中的肌红蛋白在100℃高温下每分钟释放0.3毫克黑色素（中国农业科学院2021年数据）。炖煮超过40分钟，汤中三价铁含量会从0.05mg/L升至0.8mg/L（食品科学期刊大前年数据）。维生素C的抗氧化能力每降低10%，汤色加深速度加快2.3倍（营养学杂志前年数据）。氧化产生的自由基还会破坏胶原蛋白，让汤表面形成黑色膜。这些反应叠加后，汤色就会变成深褐色甚至黑色。