聚天冬氨酸鈉在護(hù)發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用

曹輝

聚天冬氨酸鈉具有營養(yǎng)修復(fù)和保濕功效，具有使頭發(fā)易梳理和柔軟的作用。通過掃描電鏡和接觸角測試儀研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同分子量聚天冬氨酸鈉（PASP）對受損頭發(fā)的修復(fù)效果，結(jié)果表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的高分子量聚天冬氨酸鈉修復(fù)后頭發(fā)光澤度提高，接觸角增大9°，頭發(fā)表面變疏水;利用INSTRON拉力試驗(yàn)機(jī)及ASHLAND SLT組件研究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高分子量聚天冬氨酸鈉對頭發(fā)干梳理性和柔順度的影響效果，結(jié)果表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的高分子量聚天冬氨酸鈉處理后頭發(fā)易梳理，柔軟度好。

隨著生活水平的不斷提高，越來越多的消費(fèi)者追崇健康、亮麗、柔順的秀發(fā)。而燙發(fā)、染發(fā)、空氣污染等會(huì)造成頭發(fā)纖維內(nèi)部角蛋白網(wǎng)絡(luò)破壞，減弱頭發(fā)的保濕能力，水分流失導(dǎo)致頭發(fā)枯黃、分又、僵硬甚至脫發(fā)[1-2]。因此，消費(fèi)者對護(hù)發(fā)產(chǎn)品的保濕滋潤和修復(fù)功效提出了更高要求，對新型保濕因子及營養(yǎng)修復(fù)物質(zhì)的研究也越來越受到關(guān)注[3]。

目前用于護(hù)發(fā)的保濕劑和調(diào)理劑有陽離子表面活性劑、硅油以及絲肽等。陽離子表面活性劑具有獨(dú)特中和作用和保水功效，可以減少頭發(fā)中的靜電，使發(fā)質(zhì)變得柔軟，但可能引起刺激性和配伍性問題[4];硅油可以撫平毛鱗片，減少頭發(fā)的摩擦，從而使頭發(fā)易梳理，使發(fā)質(zhì)變得柔軟，但由于硅油不溶于水，過量沉積在頭皮上，可能造成毛囊堵塞，影響頭皮和頭發(fā)的健康[5];絲肽具有優(yōu)異的吸濕保濕性和親和性，且兼具修復(fù)損傷的功能，但是難以從分子水平全面了解絲膠護(hù)發(fā)的本質(zhì)因素，限制了它的進(jìn)一步應(yīng)用[6]。

聚天冬氨酸（鈉）（Po[yaspartic acid，PASP）是以L_天冬氨酸為單元體所組成的高分子氨基酸聚合物，具有很好的親水性和水溶性[7]。它既可以與水分子中的氫結(jié)合，具有極強(qiáng)的鎖水保濕性能及高效保濕功效，為頭發(fā)補(bǔ)充水分，使頭發(fā)柔順富有光澤。同時(shí)具有長鏈蛋白的性質(zhì)，可顯著修復(fù)頭發(fā)損傷，起到營養(yǎng)修復(fù)和防護(hù)的作用。

本文將系統(tǒng)研究聚天冬氨酸鈉對頭發(fā)損傷修復(fù)、梳理性、柔軟度和順滑度的影響，探索聚天冬氨酸鈉的分子量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)在護(hù)發(fā)中的影響效果。

01實(shí)驗(yàn)部分

1.試劑與儀器

聚天冬氨酸鈉，分子量10和50KD（北京化工大學(xué)）;HA，分子量1200 KD（山東焦點(diǎn)生物科技有限公司）;馬來西亞斯文甘油（馬來西亞）;測試基料配方見表1;新鮮豬皮（市售）;CM825型皮膚水分測試儀，TM300 - MDD型皮膚水分流失測試儀，MPA580型皮膚彈性測試儀（德國CK公司）;XH-C型漩渦混合器（江蘇優(yōu)卓諾儀器制造有限公司）;BS2IOS型分析天平;熱損傷發(fā)束（熱燙后真人發(fā)束）;未受損發(fā)束（真人發(fā)束）;SUI510電子掃描電鏡（日立高新技術(shù)公司）;INSTRON 5942拉力試驗(yàn)機(jī)（深圳三思縱橫科技股份有限公司）;ASHLAND SLT組件（自制）;ASHLAND夾具（自制）。

2.實(shí)驗(yàn)方法

預(yù)處理

實(shí)驗(yàn)發(fā)束使用前均用自來水和中性洗發(fā)水清洗，室溫晾干過夜。剪去發(fā)梢和發(fā)根，供實(shí)驗(yàn)使用。

取熱損傷的發(fā)束分別浸入蒸餾水、10KD 0.4% PASP溶液和30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液中30min取出，晾干待用。

取未受損的發(fā)束分別噴灑30KD 0.4%、1%、3%PASP溶液，晾干待用。

電鏡觀察頭發(fā)損傷修復(fù)

用蒸餾水、10KD 0.4% PASP溶液和30KD 0.4% PASP溶液分別處理過的熱損傷發(fā)束，電鏡觀察。

懸滴法觀察頭發(fā)損傷修復(fù)

用蒸餾水和30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液分別處理過的熱損傷發(fā)束，觀察超純水在頭發(fā)表面的接觸角。

頭發(fā)梳理性

設(shè)置拉力儀相關(guān)參數(shù)（發(fā)厚0.4cm、發(fā)寬3cm、速度300mm/min）。

取3束未受損發(fā)束，用30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液處理發(fā)束，固定待測頭發(fā)樣品，進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)，同一發(fā)束重復(fù)測試3次，取平均值。

頭發(fā)柔順度

設(shè)置相關(guān)參數(shù)（發(fā)厚0.3cm～寬3cm、速度500mm/min）。

取3束未受損發(fā)束，用30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液處理未受損發(fā)束，在SLT組件中套管自由轉(zhuǎn)動(dòng)模式下測定頭發(fā)與套管剝離的能量，同—發(fā)束重復(fù)測試3次，取平均值。

02 結(jié)果與討論

1.頭發(fā)損傷修復(fù)

電鏡觀察頭發(fā)損傷修復(fù)

通過電鏡觀察，比較不同樣品處理后頭發(fā)的修復(fù)效果。正常健康頭發(fā)的表皮鱗片呈瓦狀重疊排列，紋理清晰、整齊有規(guī)律，其邊沿是平滑、圓形的，并且緊貼在皮質(zhì)上。

圖1是不同分子量PASP修復(fù)受損頭發(fā)的電鏡圖，其中圖a是用蒸餾水處理后的受損頭發(fā)，可以看出，其表面的毛鱗片翹起，瓦狀鱗片的末端脫離皮質(zhì)，使表面紋理模糊;圖b是用10KD 1%的PASP處理后的頭發(fā)，可以看出，其表面的毛鱗片閉合，頭發(fā)缺損的部位部分被PASP填充，PASP在頭發(fā)表面形成一層薄的保護(hù)膜，頭發(fā)表面較為平整;圖c是用30KD 1%的PASP處理后的頭發(fā)，可以看出，毛鱗片的剝落和破損之處完全被PASP填充，表面鱗片呈瓦狀重疊排列，緊貼在皮質(zhì)層上，頭發(fā)表面平整光滑[6]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，30KD的PASP修復(fù)效果優(yōu)于IOKD的PAS P。

懸滴法觀察頭發(fā)損傷修復(fù)

頭發(fā)受損程度與表面親水疏水性有直接關(guān)系，健康頭發(fā)一般都是疏水性的，頭發(fā)受損程度越大，其親水性越強(qiáng)。親水疏水性程度通常是通過測定接觸角來評(píng)價(jià)的。水在頭發(fā)表面接觸角越小，鋪展越容易，親水性越強(qiáng)[8]。

通過圖1可知，高分子量PASP修復(fù)效果優(yōu)于低分子量PASP，因此在此基礎(chǔ)上探索不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)30KD PASP的修復(fù)效果。圖2為通過懸滴法記錄得到的水與頭發(fā)接觸瞬間的接觸角圖，即PASP對頭發(fā)疏水性修復(fù)效果圖，其中圖a中受損頭發(fā)與超純水的接觸角為83.51°，是小于90。的，這驗(yàn)證了受損的頭發(fā)是親水性的;圖b中，經(jīng)0.4% PASP處理后，受損頭發(fā)與超純水的接觸角為87.01 °，得出PASP處理過的頭發(fā)纖維接觸角大于空白樣品，疏水性增大的結(jié)論;圖c中，經(jīng)1% PASP處理后，受損頭發(fā)與超純水接觸角為92.51°，是大于90°的，說明修復(fù)后的頭發(fā)是疏水的;圖d中，經(jīng)3% PASP處理后，受損頭發(fā)與超純水接觸角為72.01°，說明PASP處理過的頭發(fā)纖維的接觸角小于空白樣品，親水性增加。

實(shí)驗(yàn)說明適當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PASP可以鋪展、吸附在頭發(fā)表面，降低頭發(fā)的表面自由能，增大頭發(fā)的疏水性，讓頭發(fā)變得更加順滑、具有光澤。當(dāng)處于一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，在頭發(fā)上的吸附性就越好，從而沉積量越大，成膜性越好[8]。

2.頭發(fā)的梳理性

頭發(fā)梳理性與發(fā)表層的潤滑度有關(guān)，而潤滑度與頭發(fā)的保水性相關(guān)。通過拉力測試儀測定用0.4%、1%和3%的30KD PASP處理后的發(fā)束，拉力值越小，說明PASP的梳理性改善效果越好。梳理曲線圖分別如圖3～圖6所示，數(shù)據(jù)分別見表1～表4。可以看出，用0.4%和1%的PASP處理發(fā)束后，梳理功均比空白組小，即改善效果較好，而用3%PASP處理后，梳理功比空白組大。

實(shí)驗(yàn)表明0.4%和1% PASP相比較，空白有明顯改善，但是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，梳理功增大，梳理性變差，原因可能有兩方面，一是由于PASP含量過高，使得正電荷數(shù)目增多，而頭發(fā)表面負(fù)電荷都已經(jīng)與正電荷結(jié)合，沒有多余負(fù)電荷與之結(jié)合，使頭發(fā)表面帶有正電荷，梳理阻力變大而使梳理性變差;二是由于樣品的沉積性，PASP含量過高，不能完全被頭發(fā)吸收，沉積在頭發(fā)表面給頭發(fā)帶來厚重感從而導(dǎo)致梳理性變差[9]。因此在添加時(shí)最宜使用0.4% PASP。

3.頭發(fā)柔軟度

頭發(fā)柔軟度與保濕性有關(guān)，頭發(fā)中水分含量高，則角蛋白間和角蛋白內(nèi)氫鍵形成程度低，程度越低，頭發(fā)越柔軟[10]。通過INSTRON& SLT組件測定柔軟度。當(dāng)SLT組件中的套管處在可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，測得的總能量用來表征頭發(fā)的柔軟度，在本實(shí)驗(yàn)中用頭發(fā)與套管間的功和摩擦力表征[11]。實(shí)驗(yàn)測得的摩擦力為動(dòng)摩擦力，其中運(yùn)動(dòng)的第一個(gè)峰值點(diǎn)為最大靜摩擦力。

柔軟度曲線圖分別如圖了～圖10所示，數(shù)據(jù)分別見表5～表8。

從圖和數(shù)據(jù)表中可以看出，0.4% PASP處理后的頭發(fā)最大靜摩擦力比空白頭發(fā)略低，且總功也低于空白組的功，說明處理過的發(fā)束比未處理的發(fā)束柔軟;1%和3% PASP處理后頭發(fā)最大靜摩擦力均高于空白頭發(fā)，且隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，最大靜摩擦力和總功均升高，說明未處理的比處理過的發(fā)束柔軟。

柔軟度變差的原因是雖然PASP具有親水性，在頭發(fā)表面形成一層疏水膜，使頭發(fā)表面變得光滑平整，與套管間摩擦力減少。但是當(dāng)濃度過高時(shí)，頭發(fā)表面黏度增加，與套管間的摩擦力增加，柔軟度變差。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，PASP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜過高，應(yīng)在0.4%以下。

03結(jié)論

1.PASP在頭發(fā)表面形成一層薄膜，修復(fù)受損頭發(fā)，提升頭發(fā)光澤度，其中30KD的PASP修復(fù)效果優(yōu)于10KD的PASP。

2.經(jīng)PASP處理后頭發(fā)變得易梳理，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過3%時(shí)，由于樣品的沉積和正電荷效應(yīng)，使梳理性變差。

3.PASP可以改善頭發(fā)的柔軟度。經(jīng)一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)PASP處理后，頭發(fā)表面的最大靜摩擦力和動(dòng)摩擦力有所降低，頭發(fā)變得柔軟;但當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0 .4%時(shí)，頭發(fā)表面的黏度增加，使摩擦力變大，柔軟度變差。

參考文獻(xiàn)

[1]羅玲玲.發(fā)用化妝品中含巰基活性成分的研究[D]江蘇：江南大學(xué)碩士學(xué)位論文.2006

[2] Nishimura K，Nishino M， Inaoka V et al Interrelationship between thehair lipids and the hair moistu re[J].Nippon Koshohin Kagakkaishi. 1989，13： 134-139

[3]劉佩華，萬岳鵬，段海霞.新型保濕修復(fù)洗發(fā)水體系的建立和評(píng)價(jià)[J]廣州化工，2010，38（5）： 176-178

[4]張陽.陽離子表面活性劑DDABDT在頭發(fā)表面吸附行為的研究[D]江南大學(xué).2008

[5]劉偉成，梁高衛(wèi)，吳培誠，等.一種無硅油透明洗發(fā)香波的研制[J].日用化學(xué)品科學(xué).2015（1）30-33

[6]姚炎慶，隋秀芝，陳文興，等.絲膠肽水解分子量與護(hù)發(fā)效果關(guān)系的研究[J]紡織學(xué)報(bào)，2004，25（02）： 14-15

[7]汪家銘.聚天冬氨酸的生產(chǎn)應(yīng)用與發(fā)展前景[J]上海化工，2010 （3）： 2327

[8]賈澤寶，吳水平，徐德彪.頭發(fā)受損評(píng)價(jià)方法的研究概況[J]日用化學(xué)工業(yè)，2013，43（2）： 148-152

[9]呂苗.羥乙基纖維素的改性及在洗發(fā)水中的應(yīng)用研究[D]江南大學(xué)，2013

[10]楊建中.頭發(fā)保濕的科學(xué)[J]中國化妝品，2010 （16）： 7480

[11]李韶隆，牛麗娟，瞿欣頭發(fā)表面摩擦力和柔軟度的測試方法及其應(yīng)用研究[J].日用化學(xué)品科學(xué)，2015 （3）： 4346