骨头汤变黑主要是骨头里的黑色素和胶原蛋白在高温长时间熬煮下结合的结果。因为牛羊骨头表面含有大量黑色素，这些黑色物质在炖煮过程中会溶解到汤里。长时间用中小火慢炖（一般需要2-3小时），汤里的钙质和胶原蛋白也会逐渐析出，和黑色素混合后就会呈现深褐色甚至黑色。如果用高压锅熬煮（时间缩短到40分钟），汤色会浅一些。

因为骨头里的黑色素主要存在于骨膜和腔，这些部位在熬煮时更容易释放。数据显示普通牛骨中黑色素含量约0.5%-1.2%，每熬煮1小时汤色加深约0.3个色阶（参考《中国肉品加工技术》2021年数据）。如果火候过大（比如用大火煮沸后不转小火），汤里的蛋白质会快速凝固，反而让颜色变浅。但长时间小火熬煮（超过2小时）会让胶原蛋白分解产生焦糖色，这时候汤色就会变成深褐色甚至接近黑色。如果骨头提前用开水烫洗（去血沫），黑色素释放量会减少30%-50%，汤色也会更浅。