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◉ 發現能從熱操作保護頭髮的物質

研究開發報告：發現能從熱操作保護頭髮的物質

本研究内容發表者：富樫孝幸
於2018年12月20日位在東京都舉辦之第83屆SCCJ研討會上進行發表，同時亦被刊登在雜誌FRAGRANCE JOURNAL 2019年6月號。

單元重點整理

從電棒離子夾等工具的熱度中找到了有守護毛髮效果的物質——glycine betaine甜菜鹼。
甜菜鹼能強烈抑制因著熱處理而造成毛髮強度變弱的情況，並展現出高度的保護效果。
發現甜菜鹼可以同時保護毛髮中的微纖維(Microfibril)和間充物質(Matrix)。而且也推測出毛髮結構有能免於熱傷害的機制。

背景・目的

探索保護頭髮免受高溫熱傷害的新方法

近年來，隨著電棒離子夾等美髮器材的普及，保護頭髮免受熱傷害的重要性變得越來越重要。毛髮內部中稱作微纖維和間充物質的角蛋白質(請參照上方示意圖)，由於離子夾等工具中的高溫熱會讓原本具有規則性的蛋白質結構往不同的狀態變性(凝聚化)。
至今為止保護毛髮免於熱傷害最常見的是，利用含有數千～數萬分子量的高分子物質(聚合物)在毛髮表面形成保護膜的方法。然而，由於聚合物大多會影響到完成後的質感，無法滿足希望達成自然質感的需求，所以需要全新不同的熱保護方法。
因此，我們著眼於研究對毛髮內部具有滲透及修補作用的氨基酸類物質，也就是採取了利用低分子物質(分子量僅數百)來保護毛髮內部組成免於熱傷害的嶄新手法。

研究結果 ①

藉由各低分子物質做前處理，再用高溫熱進行毛髮張力強弱程度的比較

圖 1 預先用低分子物質處理後對張力強度減弱的抑制效果

mean ± SD, n=5 Tukey test ✻✻:p<0.01, ✻✻✻:p<0.001
當使用離子夾熱處理（180℃，40次）測量毛髮強度低下程度時，沒有做任何前處理的毛髮很明顯地降低了毛髮強度。而使用類屬氨基酸一種的L-精氨酸和甜菜鹼做前處理的毛髮則發現有抑制毛髮強度降低的作用。

研究結果 ②

藉由各低分子物質做完前處理後，熱處理毛髮內部的構成變化比較

圖2.1 未處理髮及各種前處理髮變性開始的溫度差      圖2.2未處理髮及各種前處理髮變性熱能量焓的差異
※表示間充物質狀態的變化量                                  ※表示微纖維狀態的變化量

為了闡明L-精氨酸和甜菜鹼的作用機制，使用了示差掃描熱量分析儀(DSC)進行測定。通過該測定確認了它們各別對毛髮中的微纖維和間充物質會產生影響。
可以看出未作任何前處理(紅色條狀)的情況下，微纖維和間充物質的狀態變化都很大，且會強烈受到熱的影響。另一方面，在L-精氨酸處理過的頭髮中(水藍色條狀)，微纖維的狀態變化雖然與未經處理的頭髮相同，但間充物質幾乎沒有變化，證實了對熱具有保護效果。此外，在經過甜菜鹼處理的頭髮(紫色條狀)，可以看出微纖維和間充物質的狀態幾乎都沒有太大變化，能保護好兩者的結構不受到熱傷害。

總結

甜菜鹼具有保護頭髮角蛋白免受熱影響的印象

本次研究的結果表明，即使在施加高溫加熱的情況下，在熱處理前先塗布甜菜鹼可以幫助角蛋白保持其原始結構，不會使其變性也明顯抑制了熱傷害。一直以來，甜菜鹼主要常被作為保濕劑的成分。經過這次研究後，我們新發現它也具有作為頭髮的熱保護劑的作用。
此外，由於保護效果的差異，我們認為甜菜鹼和L-精氨酸是透過不同的機制作用於頭髮。根據以往關於蛋白質安定化的常見知識，認為L-精氨酸是藉由抑制形成間充物質的球狀蛋白質的聚集來抑制間充物質狀態的變化。
另一方面，也發現甜菜鹼對於間充物質和微纖維皆具有安定化的作用。已知甜菜鹼對蛋白質立體結構具有安定作用，因此認為其穩定了α-螺旋立體結構(Alpha helix)。而α-螺旋立體結構是存在於微纖維中的角蛋白的最小單位(請參照下方示意圖)。

圖3 甜菜鹼保護毛髮的示意圖

發表會 : 第 83 屆 SCCJ 研究討論會(東京都)
發表主題 : 驗證低分子物質對毛髪的熱保護
發表者 : 富樫孝幸
發表日 : 2018 年 12 月 20 日

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