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中国医学科学院药用植物研究所研究员郭伽

  烫发和染发是改变自己形象的常用手段。头发为什么会拉直和变曲?颜色为什么会改变?这要从头发的化学结构说起。

  头发能承受12吨重量

  人的头发以及其他哺乳动物的毛发都是由层层死亡的角质细胞组成的。在这种角质细胞里充满着角蛋白质形成的大纤维束。角蛋白质的螺旋形长链分子又是由18个氨基酸组成的,其中含量丰富的半胱氨酸对头发的强度起决定性作用。对头发进行的显微分析可以看到,4个缠绕成螺旋状角蛋白质的分子形成原纤维,11个原纤维缠绕在一起形成像电缆一样的微纤维,数量不定的多个微纤维排列在一起形成大纤维,微小的黑色素粒子位于大纤维之间。一个人大约有12万根头发。一根头发能承受100克的重量,这些头发能承受12吨的重量。

  烫发破坏头发的网状结构

  在头发里,角蛋白质的长链分子含有大量的半胱氨酸残基,每个半胱氨酸残基上都带有一个巯基。在头发内部,由于在相邻角蛋白质长链分子上的巯基之间形成了二硫键,无数的二硫键使头发具有立体的网状结构。这种立体网状结构是头发保持特定的形状和具有高强度的原因。

  巯基乙酸是一种还原剂。当巯基乙酸与二硫键部分发生还原反应时,二硫键被打开生成两个巯基。由于二硫键消失,在受到外力的作用时,头发里的纤维束与纤维束彼此之间就能自由地滑动。因此,不论是碱性烫发水、中性烫发水还是酸性烫发水,其中有效的药物成分一定是巯基乙酸或其他具有还原作用的含硫化合物。当需要把直头发烫成卷曲状时,在理发师把烫发水涂抹在头发上后,二硫键部分发生还原反应生成两个巯基。当把头发卷曲在烫发器上后,由于头发形状的改变,在纤维束之间发生的移动使原来相邻的巯基不再是相邻的,而是与其他部分的巯基相邻。接着,当理发师在经过加热定型的头发上涂抹含过氧化氢或溴酸钠的定型药水后,由于相邻的巯基被氧化生成二硫键,在相邻的纤维束之间又形成了新的立体网状结构,这时头发就变成了新的卷曲形状。当需要把卷曲的头发烫成直发时,理发师不再使用卷发器,只需要把卷曲的头发拉直烫平就行了。

  染发要先漂白再上色

  黑色素是使人的头发和皮肤具有颜色的天然高分子色素。黑色素分为正常黑色素和异常黑色素两种类型。正常黑色素的颜色从棕色变化到黑色;异常黑色素的颜色从姜黄色或金黄色变化到红色。一个人头发的颜色是由头发里两种黑色素的含量和比例决定的。

  染发的过程分为两步进行。第一步是需要把头发漂白,也就是把头发中的黑色素除去。在碱性的条件下,黑色素很容易发生氧化分解反应。在氢氧化氨的碱性条件下,头发的表面层张开,进入头发内的过氧化氢与黑色素发生氧化反应。在把黑色素氧化分解的产物淋洗掉后,头发就呈现出白色来。第二步是进行染色。染色剂的主要成分是合成氧化染料需要的色源化合物、过氧化氢和氢氧化氨。氧化染料的色源化合物分为生色剂和偶合剂。常用的生色剂是对-苯二胺、邻-苯二胺等。在氢氧化氨的碱性条件下,渗入到头发内部的生色剂与过氧化氢发生氧化反应。氧化反应生成的中间体与偶合剂结合生成有色的化合物。通过调节生色剂与偶合剂的结构就能得到希望的头发颜色来。

  由于染发用的生色剂与偶合剂都具有引起过敏或致癌的作用,因此在染发过程中要注意防止染发药物与头部的皮肤接触。