À l'origine, la couleur rouge du gâteau Red Velvet provenait d'une réaction chimique naturelle et non de colorants.

La chimie du Red Velvet remonte au début du XXe siècle, bien avant l'usage massif des colorants alimentaires synthétiques. Le cacao naturel, contrairement au cacao transformé par le procédé hollandais, est riche en anthocyanines, des antioxydants que l'on trouve aussi dans les baies et le chou rouge. Ces molécules agissent comme des indicateurs de pH naturels : elles virent au rouge vif en milieu acide et au bleu ou vert en milieu basique.Dans les recettes traditionnelles, l'utilisation de babeurre (lait de beurre) et de vinaigre abaisse le pH de la pâte. Cette acidité stabilise les anthocyanines dans leur forme rouge, transformant la couleur habituelle du chocolat en une nuance acajou profonde. Ce phénomène a été documenté dès les années 1940 dans des ouvrages de cuisine américaine comme 'The Joy of Cooking' d'Irma S. Rombauer.Outre la couleur, l'interaction chimique modifie la structure moléculaire du gâteau. L'acide réagit avec le bicarbonate de soude pour libérer du dioxyde de carbone, ce qui fait lever la pâte tout en affaiblissant les protéines de gluten de la farine. Il en résulte une mie extrêmement fine et une texture de 'velours' qui a donné son nom au dessert.Le déclin de cette réaction naturelle a commencé avec l'invention du procédé de 'dutching' par Coenraad Johannes van Houten. Ce traitement alcalin neutralise l'acidité naturelle du cacao pour adoucir son goût, mais il détruit également les anthocyanines. Pour compenser la perte de cette teinte historique, les pâtissiers ont commencé à ajouter du jus de betterave, puis des colorants rouges artificiels comme le Rouge 40.