2.2.4 毛发的化学成分和物理性质
（1）毛发的化学成分 毛发含有多种不同的化学物质，如蛋白质、水分、脂质、微量元素和色素。
①蛋白质。蛋白质是毛发的主要化学成分，约占整个毛发质量的65%～95%。毛发的主要化学成分是角质蛋白，含C、H、O、N、S等元素。S元素含量虽然仅占4%左右，但却对毛发的化学性质起到至关重要的作用。角蛋白由多种氨基酸组成，是一种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，另外还包括谷氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、赖氨酸和精氨酸等十几种氨基酸。由于角蛋白含有较多的胱氨酸，故二硫键含量特别多，在蛋白质肽链中起交联作用，因此角蛋白化学性质特别稳定，有较高的机械强度。此外，氨基酸单元的氨基和羧基之间可形成氢键。角蛋白正是通过结合力强的二硫键和结合力弱的氢键连接，形成了螺旋形或弹簧形的长链结构，而这种富有规律的长链结构形成了毛发的刚韧特质。
②水分。水是毛发的一种重要组成成分。毛发中约有20%的空间可吸收水分。毛发可快速吸收水分，如果将毛发浸没在水中，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类物质，肽键是角蛋白发生水合作用的常见部位。当处于低湿度（≤25%）的环境中，水分子通过氢键结合到角蛋白的亲水基上，结合力提高；当环境湿度增加，水分吸收越多，水与角蛋白的结合能力下降。
③脂质。毛发中的脂质主要是皮脂，其成分主要为游离的脂肪酸和中性脂肪。一般来说，青春期后，男性和女性毛发中的脂质均有所增加，之后随着年龄的增长，男性毛发中脂质含量基本不变，而女性毛发中的脂质含量减少。白种人毛发中的脂质少于黑种人；儿童毛发中胆固醇与成人相当，但角鲨烯含量仅为成人的1/4。毛发脂质中脂肪醇的含量不受年龄和性别的影响，其含量基本一致。
④微量元素。微量元素是毛发纤维中不可或缺的一部分，以辅助成分或离子键结合在蛋白质侧链上。头发中的微量元素包括铜、铁、锌、锰、钙等金属元素及磷、硅等无机元素。由于男性和女性生理机能的不同，男女头发中微量元素的含量差异较大。铜、镍、镁、钴等金属元素在女性头发中的含量高于男性；15～45岁女性毛发中的铁含量低于同年龄段男性；铜、硒和钼的含量在年龄段间较恒定；而铁和锌的含量呈双峰变化，25岁和70岁时二者含量最高，1～10岁及50岁时含量最低。
微量元素过盛或缺乏会影响毛发的正常生长。铜缺乏可使毛发脱色；锰缺乏可阻碍头发或胡须的生长速度且使其变色；铁缺乏致头发分叉、枯萎，而过多的铁造成阴毛脱落。
另外，头发还是机体微量元素的排泄途径，多数微量元素在头发中的含量比体液（血、尿等）及其他组织中高出约2个数量级。
毛发还能稳定确切地反映污染元素进入机体的情况。
（2）毛发的物理性质
①含水性。正常毛发的发干中含有少量水分，因为覆盖于毛皮质外的毛小皮具有防水的作用，阻碍水从毛皮质中溢出，保证了毛发中的含水量。
摩擦、热力及化学物质等因素可导致毛小皮的损伤，导致毛小皮翘起、脱落甚至剥离，从而丧失对水分的保护能力，毛小皮损伤也使毛干上空隙增多。损伤后，在潮湿时使得水分易进入毛皮质，导致皮质肿胀；干燥时水分极易从皮质中丢失，导致皮肤干燥。反复的肿胀、干燥，最终引起毛皮质变脆易断裂。
②吸湿性。毛发角蛋白的长链分子上含有多种不同的亲水性基团（如—COOH、—OH、—NH2等），亲水基团可通过氢键与水分子相结合。蛋白质纤维-水之间氢键的键能大于水-水氢键键能，因此毛发具有较好的吸湿性能。通常，毛发最大吸水量可达到30%左右。水分子进入毛发的纤维内部，可使纤维膨化柔软。随着毛发含水量增加，角蛋白与水分子形成氢键的同时，肽链间的氢键减弱，毛发纤维强度下降，因此毛发含水量过多会使其支撑力下降。外界湿度对毛发的长度和直径也有影响，湿度增大时，毛发直径增加的幅度大，而其长度增加的幅度小。毛发遇温热水浸润后会膨胀，水温越高膨胀得越快。
③伸缩性。毛皮质中的角蛋白由成束的多肽螺旋形排列构成，使得角蛋白具有较大的强度，因而毛发具有被拉伸或扭转的能力。毛发的伸缩性体现在毛发被拉长后可恢复到初始的长度和状态而不被损伤；毛发的张力是指其被拉到极限而不断裂时的荷重拉力。毛发极具伸张力，一般情况下一根头发可被拉长40%～60%，其张力大约为100～150g。在湿热条件下，毛发可被拉长到原来长度的两倍且不断裂。在通常状态下，角蛋白多肽链的空间构型为α-螺旋，毛发被拉长时α-螺旋变为锯齿状的β-角质蛋白，其长度可增加两倍，当拉力撤销时，β-角质蛋白又返回原有长度的α-螺旋。头发具有热胀冷缩的物理作用，遇热变长，遇冷收缩。
④静电性质。毛发特别是头发，带有静电。含水量和温度是其产生静电荷的最主要的因素。
燥热的环境下，头发极易产生静电。静电使毛发易被污染，导致角质细胞脱落增多，并产生头皮屑。静电使发丝无法整齐加叠，使发丝相互排斥，头发竖立，并加剧发丝的摩擦作用。发丝与梳子及发丝间的摩擦作用增加直接损伤毛发的表皮层，使毛鳞片上翘，伤害发质。
⑤抗拒性。毛发的抗拒性与其弹性有关。毛发的弹性使其能抗拒外力而保持毛发原有的外形和长度。当然，毛发的抵抗能力是有限度的，超过此限度毛发的外形和长度便不可恢复初始状态。如在没有一定外力或热度的情况下，头发的抵抗能力促使其保持原状，但当在强力或强热的作用下（如烫发），头发会自然屈服，形成服帖或卷曲形状。
油性发质的抗拒性比其他发质更明显。