烫发、染发是人为设计改变头发的形状和颜色，此过程与头发的结构和组成密切相关。

头发的结构和组成

头发的结构

头发的横断面从外到里可分为毛表皮、毛皮质、毛髓质等３个部分。如图1所示，毛表皮又称毛鳞片，由鳞片或瓦状细胞组成，作为毛干的最外层，毛表皮内含有丰富的高硫蛋白，能抵御外界物理和化学因素的影响，对头发内部的结构起重要保护作用；毛皮质紧密包裹在髓质的周围，是毛干的主要成分，其主体是由２～３股α螺旋的角蛋白组成原纤维，再由许多原纤维缠绕形成小纤维，继而组成大纤维，皮质纤维的多少直接决定头发的粗细。此外皮质细胞基质中还含有色素颗粒，直接决定着头发的颜色；毛髓质位于毛干的中心，它的主要任务是提高头发的强度和刚性，同时保护头部，防止紫外线的直接照射。

头发的组成

头发是由角质蛋白分子组成的角质纤维通过右螺旋的方式相缠绕而成。头发的主要成分是α角蛋白，角蛋白分子在半胱氨酸的侧链上有一个化学性质活泼的巯基，插在不同地方的２个半胱氨酸通过Ｓ—Ｓ的方式结合生成胱氨酸，相邻２个肽链中的巯基基团反应生成二硫键而相互交联，富含二硫键的交联结构使得头发有一定的形状和韧性，为烫发提供了结构基础。氢键是形成多肽链稳定结构的另一个重要因素，侧链与侧链间、及侧链与主链之间均可以形成氢键。正是因为这些作用力的存在，简单的肽链才会盘旋折叠形成具有特定的空间结构的蛋白质，头发的生物结构和化学组成为烫发、染发提供了可能性。

染发&烫发

烫发原理

烫发是使用化学或物理方法使头发中胱氨酸的二硫键吸收能量而断键，继而使用氧化剂氧化半胱氨酸形成新的胱氨酸，从而使头发变成卷曲形状或笔直形状，化学烫发根据是否加热可分为“冷烫”和“热烫”。冷烫的烫发剂主要由碱剂、氧化剂与还原剂组成。在烫发时，为了使药水顺利进入皮质层，需先用碱剂将头发的毛鳞片打开，然后，使用如巯基乙酸等还原剂通过其强的还原作用打开头发多肽链之间的二硫键形成半胱氨酸基团，从而软化发丝。然后将头发绕在圆筒形发卷上，再用如过氧化氢等弱氧化剂，使二硫键在新的位置上重新形成，蛋白质链就按照发卷的形状排列起来，头发干燥后即形成所设计的形状。热烫，最早是由法国的马尔塞尔哥拉德发明，将头发绕在卷发杠上，然后用三乙醇胺等碱剂浸润头发，加热10min左右，拿掉卷发杠子，洗去药液即成型。热烫过程中持续地加热不仅会改变二硫键的排列，也会使得氢键丧失记忆而重新排列。从化学视角来看，烫发过程就是二硫键的断裂和形成,头发经过拉直或卷曲，多肽链间的二硫键容易出现错位，原先断开的二硫键不能全部接回，直接影响头发中蛋白质的含量，且使得烫后发质脆弱易断。

染发原理

染发的原理是通过染膏和双氧奶打开头发的毛鳞片，带走不要的色素再添充需要的色素的过程。先前推文已有介绍本部分内容，感兴趣者可以移步先前推文“染发知多少”。

烫发、染发的顺序

综合来看，烫发过程为二硫键的断裂与形成，自然状态下未损伤头发的鳞片层排列紧密，经过烫发，毛鳞片结构变得疏松，鳞片层规整度降低。染发过程为染发剂透过鳞片层的空隙进入角质层与蛋白质作用，这会使鳞片无法恢复精密状态，有轻微的剥蚀现象，与烫发相比损伤程度较小。烫发或染发对头发造成的伤害在短时间内难以自然修复，故并不建议同时或者同天进行烫发和染发，一般是烫发后对头发进行一定护理使毛表皮与毛干恢复到贴合状态后再进行染发，两者中间间隔３个月以上最好，且必须是先烫发后染发。假设先染发，染料分子经过氧化缩合以合适的大小与皮质层反应，从而改变头发颜色。继而在烫发过程中使用碱剂打开毛鳞片，一部分有色缩合物会脱离皮质层使得发色脱落，使得染发达不到预期效果。

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