"美丽的挑战"：烫染背后的科学与头发健康保卫战

一、引言

头发，不仅是我们的"身体语言"，也是我们个性的"画布"。通过改变头发的颜色、长度或质地，人们可以塑造并展示出各种不同的形象和风格。其中，烫发和染发作为两种常见且直接的方式，因其能够快速改变头发形状和颜色并保持持久的效果，受到了广大消费者的喜爱。然而，尽管烫发和染发为我们带来新颖的外观和自我表达的可能，但这些过程也可能会对我们的头发产生重要影响。文章将详细解析烫发和染发过程中发生的化学变化，以及这些变化如何影响我们的头发和头皮。同时，我们也将分享一些有效的方法，帮助你在享受改变发型和发色带来的美丽同时，兼顾头发的健康。

二、头发的奥秘与烫发的科学魔法

要探究美发过程中头发的变化，需要先对头发的微观结构有所了解。让我们从角质蛋白开始吧。它是头发的"超级英雄"，赋予了头发弹性和强度。想象一下，你的头发就像是由无数个微小的，有弹性的小弹簧组成，那些小弹簧就是角质蛋白。头发的核心部分被称为皮质层，就像地心一样，被外侧的角质层保护着。在皮质层中，存在着大量的硫氨酸和半胱氨酸。这就像是头发的秘密配方，这两种氨基酸通过硫硫键连接在一起，形成了头发的形状和弹性。就好像是天然的"超级黏合剂"，将你的头发固定在正确的形状并保持其自然弹性。

图1. 头发化学键结构图（图源：中国知网）

烫发的过程就是改变这些硫硫键的过程。烫发液通常含有高浓度的碱性化学物质，如氢氧化钠或硫酸铵，它们可以打开角质层并进入皮质层，破坏硫硫键，使头发软化。当头发被冲洗、吹干后，新的硫硫键会在新的位置重新连接，从而锁定新的发型。

图2. 烫发原理示意图（图源：人民资讯）

冷烫和热烫是两种主要的烫发技术。在冷烫中，我们首先使用碱性剂，它就像是一把钥匙，打开了头发外部的毛鳞片，使得药水能够顺利进入到头发的内部，也就是皮质层。接下来，使用还原剂如巯基乙酸或巯基乙酸盐，这些小分子就像是一群悄无声息的工匠，他们断开了头发中多肽链间的二硫键，让头发变得柔软。当头发被卷绕在圆筒形的发卷上后，我们再使用过氧化氢等弱氧化剂，让二硫键在新的位置重新形成，从而将头发定型。

热烫则是另一种不同的技术。在这个过程中，头发首先被卷绕在发杠上，然后用混合了氨水和亚硫酸钾或三乙醇胺等碱性剂的溶液进行浸湿，之后加热一段时间。加热过程不仅改变了二硫键的排列，而且还引起了氢键的重排。最后，移去发杠，洗去药液，完成了头发的塑形。

无论是冷烫还是热烫，它们都通过利用头发的基础生物化学结构来实现惊人的变化。最后达到我们需要的样式。

三、染发：一场色彩的狂欢

染发剂就像是调色盘中斑斓的奇妙色彩。无论是无机染发剂、合成染发剂还是植物染发剂，它们都拥有改变头发颜色的魔力，既神秘又令人着迷。

早期的无机染发剂中含有硝酸银，它首先会在头发上涂刷硝酸银溶液，然后再抹上硫化钠溶液。这两种化学物质反应生成的黑色硫化银会附着在头发上，仿佛为头发穿上了新的外衣。然而，该过程并没有深入到头发内部，所以这个颜色并不牢固，容易褪色或被洗掉。现在的无机染发剂主要含有铁、铜、银和铅等金属盐。这些金属离子与头发中的硫醇基团和胺基团反应，将头发染成不同的颜色。

相比之下，合成染发剂效果更加显著，它能够在头发上形成稳定的大分子有机色素，使颜色更持久。其主要由染料中间体、偶合剂及氧化剂三个部分构成，头发的染色效果主要由染料中间体决定。如对苯二胺（一种致敏剂）与二亚胺形成染料中间体，和耦合剂（对苯二酚等）在碱性条件下进入头发皮质层的角蛋白中，在氧化剂（如过氧化氢、过硼酸钠等）作用下，发生氧化和缩合反应，产生的不溶性有色染料大分子（吲哚染料）附着在头发上，使头发呈现棕色至黑色。不同的染料中间体染发后所呈现的颜色就会不同，如2，4-二氨基酚染色中间体使头发呈现淡红棕色，而3，4-甲苯二胺则使头发呈现亚麻色。

图3. 对苯二胺染发显色原理(图源：中国知网)

至于植物染发剂，则是大自然的赠礼，它利用天然植物为原料，吸收其中的色素，并形成微小颗粒覆盖在头发表皮，如采用指甲花中的指甲花醌，主要成分是２-羟基-1,４-萘醌，可以与金属离子结合生成不同颜色的络合物。或者通过植物中的活性成分与金属盐产生络合反应进行显色，给予头发自然且多元的色彩。如利用儿茶、柯子、五倍子等植物，配合绿矾作为媒介剂制备的染发剂。

图4. ２-羟基-1,４-萘醌结构式

但相较于其他两类染发剂，植物染发剂通常被视为更安全、更自然的选择，不容易对头发和头皮造成伤害。但是，它们提供的颜色选项较少，而且色效不够持久，容易褪色。

四、美丽与健康的拉锯战

烫染就是一场华丽的转身，然而，在这背后可能隐藏着对我们“千丝万缕”的伙伴们（也就是头发）的健康威胁。

烫发过程伴随着一系列的化学产品的使用，它能够改变头发中的胱氨酸二硫键结构，从而实现卷曲或拉直的效果。然而，此过程造成的多肽链间的二硫键错位，就像破坏了头发的"内在平衡"，这可能影响头发的蛋白质含量，让头发更易断裂，质感变得脆弱。

更为严重的是，如果烫发液不慎接触到头皮，可能引发灼伤、红肿以及瘙痒等反应。长时间下来，这又有可能导致如接触性皮炎等慢性皮肤问题。

同样的，染发液中亦含有诸如氨、过氧化氢等化学物质，这些成分能够改变头发纤维的结构。染发剂会穿过鳞片层的空隙，进入角质层与蛋白质发生作用，使得鳞片无法恢复原先的紧密状态，表现出微小的剥蚀现象。这可能导致头发干燥、脆弱，甚至出现断裂。

在自然状态下，毛鳞片在未损伤的头发上排列得非常紧密，如图 5-1 所示。然而，经过烫发处理，碱性剂作用下，毛鳞片被打开，这会导致毛鳞片结构变得疏松，鳞片层规整度降低，如图 5-2 所示。在染发过程中，染发剂会与蛋白质产生作用，这使得鳞片无法恢复到其精密状态，出现轻微剥蚀现象，如图 5-3 所示。与烫发相比，染发造成的头发损伤程度相对较小。然而，如果多次进行烫染头发，头发表皮几乎将完全被破坏，失去了对头发的保护作用，这将使头发变得干燥、无光泽，且失去弹性，如图 5-4 所示。

图5. 不同发质的头发扫描电镜图

五、修复与预防：为发丝筑起安全屏障

在理解了烫发的负面影响后，我们可以采取一些措施来防止或减轻这些影响。

1. 使用专门的护发产品：市场上有许多针对烫染发后的头发设计的护发产品，例如深度滋养的洗发水和护发素，以及护发精油和护发膜。这些产品通常富含蛋白质和营养成分，可以帮助修复受损的头发，恢复其弹性和光泽。

2. 定期修剪头发：定期修剪头发的极端部位可以防止分叉的进一步扩散，保持头发的健康状态。

3. 合理的烫染频率：不要过于频繁地烫染发，以减少对头发和头皮的伤害。根据头发的生长速度和头发的健康状况，每个人适合的频率会有所不同。

4. 健康饮食：营养丰富的饮食可以帮助头发恢复健康，包括富含蛋白质、Omega-3脂肪酸和维他命E的食物。

总的来说，烫发和染发就像是我们的美丽变身术，让我们轻松获得时尚新形象。但别忘了，这个魔法可能会对你的秀发和头皮施加一些"副作用"。不过别担心，在选择正确的技巧和护理策略后，你依然可以做到在美丽的道路上叱咤风云，同时保持头发的健康与活力！

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作者：陈倩

作者单位：湖南师范大学

作者邮箱：Lydiaaa@hunnu.edu.cn

推荐人：景一丹

审稿人：黄思涵

编辑：朱真逸

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来源：化学通讯

编辑：花卷