2.2.4　毛發的化學成分和物理性質

（1）毛發的化學成分　毛發含有多種不同的化學物質，如蛋白質、水分、脂質、微量元素和色素。

①蛋白質。蛋白質是毛發的主要化學成分，約占整個毛發質量的65%～95%。毛發的主要化學成分是角質蛋白，含C、H、O、N、S等元素。S元素含量雖然僅占4%左右，但卻對毛發的化學性質起到至關重要的作用。角蛋白由多種氨基酸組成，是一種具有阻抗性的不溶性蛋白。角蛋白中胱氨酸的含量最高，占16%左右，另外還包括谷氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、賴氨酸和精氨酸等十幾種氨基酸。由于角蛋白含有較多的胱氨酸，故二硫鍵含量特別多，在蛋白質肽鏈中起交聯作用，因此角蛋白化學性質特別穩定，有較高的機械強度。此外，氨基酸單元的氨基和羧基之間可形成氫鍵。角蛋白正是通過結合力強的二硫鍵和結合力弱的氫鍵連接，形成了螺旋形或彈簧形的長鏈結構，而這種富有規律的長鏈結構形成了毛發的剛韌特質。

②水分。水是毛發的一種重要組成成分。毛發中約有20%的空間可吸收水分。毛發可快速吸收水分，如果將毛發浸沒在水中，其含水量可增加12%～18%，且有75%的水分在4min被吸收。角蛋白中吸收水分的主要成分是氨基酸和胍類物質，肽鍵是角蛋白發生水合作用的常見部位。當處于低濕度（≤25%）的環境中，水分子通過氫鍵結合到角蛋白的親水基上，結合力提高；當環境濕度增加，水分吸收越多，水與角蛋白的結合能力下降。

③脂質。毛發中的脂質主要是皮脂，其成分主要為游離的脂肪酸和中性脂肪。一般來說，青春期后，男性和女性毛發中的脂質均有所增加，之后隨著年齡的增長，男性毛發中脂質含量基本不變，而女性毛發中的脂質含量減少。白種人毛發中的脂質少于黑種人；兒童毛發中膽固醇與成人相當，但角鯊烯含量僅為成人的1/4。毛發脂質中脂肪醇的含量不受年齡和性別的影響，其含量基本一致。

④微量元素。微量元素是毛發纖維中不可或缺的一部分，以輔助成分或離子鍵結合在蛋白質側鏈上。頭發中的微量元素包括銅、鐵、鋅、錳、鈣等金屬元素及磷、硅等無機元素。由于男性和女性生理機能的不同，男女頭發中微量元素的含量差異較大。銅、鎳、鎂、鈷等金屬元素在女性頭發中的含量高于男性；15～45歲女性毛發中的鐵含量低于同年齡段男性；銅、硒和鉬的含量在年齡段間較恒定；而鐵和鋅的含量呈雙峰變化，25歲和70歲時二者含量最高，1～10歲及50歲時含量最低。

微量元素過盛或缺乏會影響毛發的正常生長。銅缺乏可使毛發脫色；錳缺乏可阻礙頭發或胡須的生長速度且使其變色；鐵缺乏致頭發分叉、枯萎，而過多的鐵造成陰毛脫落。

另外，頭發還是機體微量元素的排泄途徑，多數微量元素在頭發中的含量比體液（血、尿等）及其他組織中高出約2個數量級。

毛發還能穩定確切地反映污染元素進入機體的情況。

（2）毛發的物理性質

①含水性。正常毛發的發干中含有少量水分，因為覆蓋于毛皮質外的毛小皮具有防水的作用，阻礙水從毛皮質中溢出，保證了毛發中的含水量。

摩擦、熱力及化學物質等因素可導致毛小皮的損傷，導致毛小皮翹起、脫落甚至剝離，從而喪失對水分的保護能力，毛小皮損傷也使毛干上空隙增多。損傷后，在潮濕時使得水分易進入毛皮質，導致皮質腫脹；干燥時水分極易從皮質中丟失，導致皮膚干燥。反復的腫脹、干燥，最終引起毛皮質變脆易斷裂。

②吸濕性。毛發角蛋白的長鏈分子上含有多種不同的親水性基團（如—COOH、—OH、—NH₂等），親水基團可通過氫鍵與水分子相結合。蛋白質纖維-水之間氫鍵的鍵能大于水-水氫鍵鍵能，因此毛發具有較好的吸濕性能。通常，毛發最大吸水量可達到30%左右。水分子進入毛發的纖維內部，可使纖維膨化柔軟。隨著毛發含水量增加，角蛋白與水分子形成氫鍵的同時，肽鏈間的氫鍵減弱，毛發纖維強度下降，因此毛發含水量過多會使其支撐力下降。外界濕度對毛發的長度和直徑也有影響，濕度增大時，毛發直徑增加的幅度大，而其長度增加的幅度小。毛發遇溫熱水浸潤后會膨脹，水溫越高膨脹得越快。

③伸縮性。毛皮質中的角蛋白由成束的多肽螺旋形排列構成，使得角蛋白具有較大的強度，因而毛發具有被拉伸或扭轉的能力。毛發的伸縮性體現在毛發被拉長后可恢復到初始的長度和狀態而不被損傷；毛發的張力是指其被拉到極限而不斷裂時的荷重拉力。毛發極具伸張力，一般情況下一根頭發可被拉長40%～60%，其張力大約為100～150g。在濕熱條件下，毛發可被拉長到原來長度的兩倍且不斷裂。在通常狀態下，角蛋白多肽鏈的空間構型為α-螺旋，毛發被拉長時α-螺旋變為鋸齒狀的β-角質蛋白，其長度可增加兩倍，當拉力撤銷時，β-角質蛋白又返回原有長度的α-螺旋。頭發具有熱脹冷縮的物理作用，遇熱變長，遇冷收縮。

④靜電性質。毛發特別是頭發，帶有靜電。含水量和溫度是其產生靜電荷的最主要的因素。

燥熱的環境下，頭發極易產生靜電。靜電使毛發易被污染，導致角質細胞脫落增多，并產生頭皮屑。靜電使發絲無法整齊加疊，使發絲相互排斥，頭發豎立，并加劇發絲的摩擦作用。發絲與梳子及發絲間的摩擦作用增加直接損傷毛發的表皮層，使毛鱗片上翹，傷害發質。

⑤抗拒性。毛發的抗拒性與其彈性有關。毛發的彈性使其能抗拒外力而保持毛發原有的外形和長度。當然，毛發的抵抗能力是有限度的，超過此限度毛發的外形和長度便不可恢復初始狀態。如在沒有一定外力或熱度的情況下，頭發的抵抗能力促使其保持原狀，但當在強力或強熱的作用下（如燙發），頭發會自然屈服，形成服帖或卷曲形狀。

油性發質的抗拒性比其他發質更明顯。