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紫菜屬於藻類中的紅藻(Red algae),含有葉綠素(Chlorophyll)能行光合作用,然在其葉綠體中的類囊膜上含有更多的藻膽蛋白(Phycobiliprotein)聚合成藻膽體(Phycobilisome)覆在葉綠素上,構成所謂捕光的碟型天線。碟型天線裡有藻紅蛋白(Phycoerythrin) 、藻藍蛋白(Phycocyanin) 與異藻藍蛋白(Allophycocyanin)三種,其上皆有不同的藻膽素(Phycobilins),能夠捕捉較深海域中的藍、綠光線,而藉螢光的釋出轉移,能提供葉綠素所需要的紅光。

隨著藻紅蛋白與藻藍蛋白的不同含量,可以組合成不同的細胞顏色,有些溫泉紅藻(Cyanidia)呈現藍色,部份海洋藍綠菌(Synechocystis)卻呈現粉紅色,當紅、藍組合到一定相對量就會呈現紫色。而紫菜片等產品因為乾燥、調味等加工程序及儲藏等因素,也會改變市售海苔的顏色,如暗黑紅、綠色、淡紫等而有等級之分。