1.모발의 화학결합
원자로부터 시작된 많은 화학적인 조성들이 탄성이나 강도, 신장 등을 비롯한 모발의 여러가지 물리, 화학적인 특성들을 부여하기 위해서 조직적이고 복잡한 화학결합을 하고 있다. 모발의 화학결합이라고 하면 앞에서 살펴보았듯이 결국 모발을 이루고 있는 화학적 성분간의 결합이 그 기반이 된다. 모발의 기본 구조를 살펴보면 마치 옷감을 짜 놓은 것 같이 기다란 세 가닥의 케라틴 단백질이 결합하여 단단하게 꼬여있다. 앞에서 언급하였듯이 세로의 결합은 모두 폴리펩티드 끼리의 결합으로 이루어져 있고 이것을 통상 주쇄결합이라고 한다. 인접한 주 사슬마다 가지고 있는 곁 사슬(아미노산의 구조 가운데 R의 부분)끼리도 결합을 하고 있느데 이것은 가로로 연결되어 있어서 측쇄결합이라고 한다.
1)주쇄결합(세로결합)
케라틴 단백질의 주 사슬을 이루기 위해서 수백에서 수천 개의 아미노산이 모여서 폴리펩티드 결합을 이루고 있으며 측쇄결합에 비하여 결합력이 더 강하기 때문에 모발이 가로보다 세로로 더 쉽게 끊어진다.
2)측쇄결합(가로결합)
모발의 케라틴은 다음 3종류의 측쇄결합에 의해서 단단하게 연결되어 있어서 기계적으로도 매우 튼튼한 구조를 하고 있고 탄력이 있다.
(1)시스틴 결합
케라틴 단백질의 특징 가운데 하나는 시스틴을 많이 함유하고 있다는 것이다. 시스틴의 황(S)끼리의 결합은 측쇄결합 중에서 가장 강해서 화학약품(환원제)을 처리해야만 끊어지며 이러한 원리를 이용한 미용기술이 바로 퍼머넌트 웨이브 과정이다.
(2)이온(염)결합
인접한 주 사슬 사이의 아미노기(NH3+)와 카르복실기(COO-)는 정전기적 결합을 한 것이어서 양쪽의 전위 차가 없을 때가 가장 강하게 결합한다. 즉 모발이 등전점 상태에 있을 경우 이온 결합이 강하고 강산이나 강알칼리 상태에서는 결합력이 약해진다.
(3)수소결합
폴리펩티드 사슬에 있는 CO와 NH그룹에 있는 산소와 수소사이의 결합이 수소결합이다. 이것은 모발의 측쇄결합의 많은 부분을 차지하고 있는 반면에 물분자(H2O)에 의해 쉽게 절단된다. 수소결합은 모발에 탄력성을 제공하여 일시적인 변형이 가능하도록 한다. 이러한 원리를 이용한 미용기술이 바로 브로드라이를 포함한 여러가지 일시적 셋팅방법이다.
(4)펩티드결합
글루타민산과 리신과 같은 아미노산은 곁 사슬에 있는 아미노기와 카르복실기가 서로 펩티드 결합을 하고 있다.
2. 모발의 화학적 특성
1)모발과 PH(the power of hydrogen ions:수소이온 농도 지수)
일반적으로 Ph는 산성, 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로서 0에서 14까지로 구분하여 7을 중성이라고 하고 그 이하를 산성, 이상을 알칼리성으로 표현하고 있다. Ph란 보다 자세하게 말하면 물 가운데 수소이온이 어느정도 들어있는가를 나타내는 수치이다. 물의 화학구조는 H2O로 수소 2개와 산소 1개가 결합하여 만들어진 화합물이다. 한 방울의 물분자는 천만 분의 일의 비율로 전리(음이나 양으로 이온화되는 것)된다. 즉H2O가 수소이온(H+)과 수소이온(-OH)으로 나누어 질 수 있는 비율이 천만 분의 일이다. H+의 수와 -OH의 수가 완전히 같을 경우를 PH=7이라고 하고 만약 물 가운데 다른 물질이 용해되어 H+가 증가되면 물은 산성이 되고 반대로 -OH가 증가되면 알칼리성으로 된다. Ph수치 1씩 차이가 난다는 것은 결국 수소이온 농도가 10배 짙어지거나 약해진다는 뜻이다. 그렇다면 수분이 없는 모발이나 피부의 Ph가 약산성이라고 하는 뜻은 무엇을 말하는가? 피부의 경우에는 피부 표면에 있는 땀과 피지의 혼합물인 피지막이 존재하기 때문에 이 자체에 수분이 함유되어 있으므로 Ph4.5~6.5로 측정이 된다. 모발의 경우에도 역시 수분을 함유하고 있을 때 모발표면 또는 모피질 내의 수분의 ph를 측정하는 것이다. 이와 같이 Ph는 용액의 농도가 높다든지 낮다든지 하는 것이 아니라 그 용액의 전리도가 강한가 약한가를 말하는 것이다.
2)모발의 등전점
모발을 구성하는 아미노산을 전기적으로 +와 -의 양쪽의 성질을 가지고 있어서 만약 용액이 알칼리성이라면 -이온으로 산성이라면 +이온으로 존재한다. 또 용액이 중성이면 +와 -이온이 동등한 상태가 되는데 이것을 등전점이라고 하며 아미노산마다 각각 고유의 등전점 ph를 가진다. 즉 아미노산은 그 종류에 따라 등전점도 다르고 모발의 경우는 약 20종류의 아미노산의 등전점을 종합평균화 한 것으로 어느정도 차이가 있다. 따라서 등전대로 표현한다. 모발의 등전대는 ph 4~6정도인데 이때가 폴리펩티드 곁 사슬 가운데 이온결합이 가장 안정된 때이다. 따라서 이온결합은 Ph4 이하 또는 Ph6 이상의 용액을 처리하게 되면 약해지거나 끊어지게 된다. 그러므로 모발을 건강하게 유지하려면 항상 모발을 등전대의 상태로 두는 것이 중요하다.
3)강알칼리, 강산에 의한 모발의 변화
(1)강알칼리에 의한 용해
모발은 등전점의 Ph상태에 있을 때가 가장 안정된 구조를 갖게 되는데 만약에 Ph가 10이상인 강알칼리를 모발에 처리하게 되면 아미노산이 산으로서 작용해 중화되므로 아미노산 염과 물이 생겨 모발은 용해되어 버린다.
(2)강산에 의한 가수분해
반대로 ph가 3 이하의 강산에서는 모발이 가수분해되어 폴리펩티드 주사슬이 잘려서 아미노산으로 분해되어 버린다. 이것은 아미노산이 축중합(물이 빠져나가 축소되어 결합하는 과정) 반응을 일으켜 폴리펩티드를 형성하는 것과 정 반대의 반응이다.
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