惊呆了！烫头发和蒸馒头居然有相同的工作原理？
头发烫出来的秘密：揭开烫发和蒸馒头背后的惊人相似之处！
春节将至，很多人会考虑做美甲、烫头等造型调整。烫头不仅能够改变发型，还能全方位地更新个人形象。从锡纸烫到大波浪，各种烫发风格都能展现出不同的个性和氛围。烫发可以让你显得更加时尚、成熟或活力四射，也是那些想要换个心情的人们的一个不错的选择。
大家可能都会好奇，烫发究竟是怎么一回事？它是否会对头发健康产生影响呢？接下来我们就来了解一下头发的结构，揭示烫发背后的科学原理，以及它对头发和头皮的潜在影响。
头发的成分和结构
头发的主要构成成分是一种名为角蛋白（Keratin）的蛋白质，占据了头发总质量的大约95%。这种蛋白质属于硬质且不溶于水的纤维蛋白类型，不仅在人类身体中普遍存在，也在其他动物体内广泛分布，例如皮肤、指甲、羽毛、蹄和爪等部位。 从生物学角度来看，角蛋白的重要性不言而喻。它不仅赋予了我们的头发强度和弹性，还显示了生物进化过程中材料科学的惊人成就。无论是人类的头发还是动物的羽毛和爪子，角蛋白都以不同的形式展现其功能。这让我们不禁思考，在自然界中，这种物质是如何被如此巧妙地利用来适应各种生存需求的。
角蛋白分子由多个氨基酸构成，这些氨基酸通过肽键相互连接，可以将每个氨基酸比作一粒粒珍珠，而肽键则是串联珍珠的细线。不过，蛋白质的结构并非如同单串悬挂的珍珠项链，更像是多条项链叠放在一起形成的复杂结构。
角蛋白是一种富含半胱氨酸的蛋白质，而半胱氨酸含有硫元素。正是这种特殊的化学成分使得角蛋白分子能够通过形成二硫键相互连接。二硫键是两个硫原子之间形成的化学键，通常出现在蛋白质中的两个半胱氨酸残基之间。在头发、羽毛和指甲等生物结构中，二硫键的存在显著增强了角蛋白的稳定性和强度。这不仅有助于维持头发的自然形状和弹性，还赋予了羽毛轻盈且坚韧的特性，以及指甲的坚固性。因此，可以说二硫键对于维持这些生物结构的功能至关重要。 这一发现不仅加深了我们对角蛋白结构的理解，也为材料科学提供了新的视角。例如，通过模仿角蛋白的二硫键结构，科学家们可以开发出更耐用和弹性的新型材料。此外，这也为医学领域提供了启示，尤其是在研究皮肤疾病和头发护理产品方面。了解角蛋白如何通过二硫键来增强其结构特性，可以帮助研究人员设计出更有效的治疗方法，以改善人类的生活质量。
氨基酸就像是构成生命的基础单元，就像一颗颗璀璨的珍珠；而肽则像是由这些珍珠串成的短项链，它们比单个的氨基酸更加复杂，但仍然相对简单；蛋白质则是由许多肽链组成的长项链，这些肽链可以折叠、盘绕，甚至堆叠在一起，形成复杂的结构，从而执行各种生物功能。 这样的比喻生动地描绘了从氨基酸到肽再到蛋白质的逐步构建过程，让我们能够更直观地理解这些分子之间的关系。然而，尽管这种比喻有助于理解这些基本生物分子的层级关系，但实际的生命科学远比这复杂得多。蛋白质的功能不仅取决于其序列，还与其三维结构密切相关。此外，蛋白质在细胞中的作用往往需要与其他分子相互作用，这些复杂的互动机制是简单的项链类比难以完全捕捉的。因此，虽然比喻是一种有效的教学工具，但在深入研究时，我们需要更全面地考虑这些分子的实际特性及其在生物学中的角色。
头发丝的结构其实比肉眼所见的要复杂得多。每根头发丝主要由三层构成：表皮层、皮质层和髓质层。表皮层作为头发的最外层，由多层扁平的细胞重叠而成，犹如鱼鳞一般，起到保护内部结构的功能。
其中皮质层位于表皮层之内，是头发的主体，包含大量的角蛋白和色素，决定了头发的强度、弹性和颜色。髓质则是头发的中心部分，虽然并不是所有头发都有髓质，但它通常与头发的强度和弹性有关。这三个部分共同构成了头发复杂而精妙的结构。
头发横截面示意图（来源：作者绘制）
掌握了这些基础知识，就能更全面地理解烫发的原理以及它对健康可能产生的影响。
烫发的原理有哪些？
烫发其实是通过化学和物理过程，以改变头发的形状和结构，具体来说，烫发通过影响头发中的角蛋白来发挥作用的。还记得上文说的二硫键吗？烫发实际上是一个“拆解”和“重组”二硫键的过程。
在讨论角蛋白与头发形态的关系时，我们提到了二硫键对于保持头发的自然形状和弹性至关重要。烫发过程开始时，会使用还原剂（通常是含硫醇的化学物质）来破坏头发中的二硫键。这一步骤使头发变得柔软，便于重新塑形。 这一过程不仅揭示了化学物质如何影响我们的外观，还反映了现代美发技术背后的科学原理。通过精确控制这些化学反应，美发师能够创造出各种令人惊艳的发型。然而，值得注意的是，频繁进行此类化学处理可能会对头发造成损伤，因此在追求美丽的同时也需关注头发的健康。
卷曲和定型：在使用还原剂处理后，头发会缠绕在卷发器上，以形成预期的新形态。最后，施加一些氧化剂以重新生成二硫键，从而使头发定型在新的形状中。
烫发实际上是一个“拆解”和“重组”二硫键的过程
在这个过程中，最常用的化学物质是硫酸铵和硫酸甘油酯。二硫键的断裂和重组是通过一种被称为“还原”的化学反应来完成的，这种反应需要氢的加入。我个人认为，尽管这些化学物质在工业应用中十分常见，但它们的安全性和环境影响仍需引起足够的重视。我们应当不断探索更安全、更环保的替代方法，以确保科技进步的同时，也能保护我们的环境和人类健康。
在标准的“冷”烫发中，头发被卷起来，并添加还原剂硫酸铵，然后二硫键断裂，角蛋白分子可以自由移动并适应卷发的形状，最后添加了“中和剂”如过氧化氢来逆转还原剂的效果。
冷烫：使用室温下的化学反应，虽然过程相对较为温和，但效果可能不够持久，这在一定程度上限制了其在工业生产中的广泛应用。不过，这种温和的反应方式也具有一定的优势，比如减少了对高能耗设备的需求以及降低了安全风险。未来的研究或许可以探索如何通过改良反应条件或催化剂来增强此类反应的持久性和效率，从而更好地平衡温和与效果之间的关系。这样不仅可以提高化学工艺的环境友好性，还可以降低生产成本，推动绿色化学的发展。
热塑烫：使用高温来加速化学反应，能获得更持久和明显的效果，但对发质损害更大。
温塑烫：在温度和化学强度上介于冷烫和热塑烫之间，旨在达到一个理想的平衡点，既能提供良好的造型效果，又能尽量减少对头发的损害。这种烫发技术越来越受到追求时尚与健康发质兼得人士的青睐。它不仅满足了人们对于发型多样性的需求，同时也体现了美发行业在技术创新方面不断努力，力求为消费者提供更加安全有效的服务。这样的技术进步无疑是一个值得肯定和推广的方向。
一般来说，烫发的效果可以持续三到六个月，具体持续时间取决于个人的头发类型、生长速度以及头发的护理方式。有的资料提到，在理想的情况下，现在技术烫发其实是永久的，半年后只会让卷度变大，但不会回到初始直发。
但是，烫发的持久性受到多种因素的影响。特别是在专业美发沙龙进行烫发，其效果往往比在家里自行使用烫发产品更为持久。为了确保烫发效果，建议在烫发后的前48小时内尽量避免头发接触水分或不必要的触摸。总的来说，烫发的持久度因个人差异而有所不同，但良好的护发习惯和专业的烫发技术确实能够显著延长烫发的效果。 这种现象反映了专业技能在美发领域的重要性。虽然家庭烫发产品越来越先进，但它们仍难以完全替代专业沙龙的技术和服务。此外，这也提醒我们，在追求美丽的同时，也需要关注如何更好地维护这一成果，以实现更长的持久性和更好的外观效果。
烫发的效果通常可以持续三到六个月之久。这个时间范围可能因个人的头发质地、护理习惯以及使用的化学产品类型而有所不同。尽管如此，这一效果时长为那些想要定期变换造型的人提供了相当不错的灵活性。 从实际角度来看，选择烫发不仅是为了追求时尚，也是为了增加发型的多样性。然而，值得注意的是，频繁地进行化学处理可能会对头发健康造成不利影响。因此，在享受美丽的同时，适当的护理和休息期也是必要的，以确保头发能够保持最佳状态。
为什么说烫发和蒸馒头原理相似？
面粉中的主要成分之一是谷蛋白，这是一种由麦胶蛋白和谷蛋白质组成的蛋白质复合体。这两种蛋白质中富含半胱氨酸，这些半胱氨酸能够通过形成二硫键相互连接，从而赋予面团弹性和结构。在日常生活中，我们往往只关注面粉的烘焙效果，却很少了解其背后的科学原理。实际上，正是由于这些微观层面的化学反应，才使得我们制作出的面包、面条等食品具有了独特的口感和质地。这种对食材成分的深入了解，不仅让我们对食物有了更多的认识，也使我们在烹饪过程中能够更好地控制成品的质量。
在面团揉制的过程中，物理力作用于面团，导致谷蛋白中的二硫键断裂，这一过程被称为机械还原。这种断裂增加了面团的可塑性和延展性，使得面团更容易被塑形。然后，当面团被放置一段时间后，二硫键会重新形成，这不仅有助于保持面团的形状，还可能影响面包的最终质地和口感。 从烹饪的角度来看，这一过程揭示了食物制作中科学原理的应用。了解这些基本的化学反应对于烘焙师来说至关重要，因为它们直接影响到最终产品的质量。此外，这也提醒我们，在日常生活中，很多看似简单的活动背后其实都有着复杂的科学道理支撑，值得我们去深入探索和理解。
揉面团会使得谷蛋白中的二硫键发生断裂（来源：作者利用AI绘制）
在烘焙过程中，热量会促进更多的二硫键形成，从而增强了面包的稳定性和体积。这是因为二硫键的形成有助于巩固蛋白质网络，使面包能够维持其结构。
因此，二硫键在面团的揉制和烘焙过程中扮演着关键角色。这一过程中的二硫键不断形成与断裂，犹如我们烫发时头发结构的变化。
烫发有危害吗？
经常烫头的人们可能会对烫发时使用的化学药剂产生健康担忧，这种担忧并非没有根据。烫发产品中常见的成分如氨水、过氧化氢等，虽然能帮助头发重塑形状，但也可能对头皮和头发造成损害。长期或频繁使用这些化学物质可能导致头皮过敏、头发干燥甚至断裂。因此，在追求美丽的同时，我们也应该关注所使用的化学产品的安全性，选择温和且适合自己发质的产品，并尽量减少烫发的频率，以保护头发和头皮的健康。
比如在 2020 年发表在《国际癌症杂志》上的一项研究中，研究人员发现，每年使用化学烫发剂 6 次以上的女性患乳腺癌的风险约高出 30%。
类似地，根据2021年发表在《致癌学》和2022年发表在《国家癌症研究所杂志》上的研究，频繁使用化学烫发剂确实对女性健康构成潜在威胁。研究发现，每年使用化学烫发剂超过四次的女性，患卵巢癌的风险会增加一倍，同时子宫癌的发病风险也会翻倍。这项研究提醒我们，日常生活中看似无害的美容习惯也可能带来严重的健康隐患。我们需要更加关注这些潜在的健康风险，并采取适当的预防措施来保护自己。
那么，我们不能简单地得出烫发会导致癌症的结论，因为现有的研究表明烫发与某些癌症风险增加之间可能存在某种联系，但这并不等同于烫发一定会导致癌症。实际上，癌症的发生是由多种复杂的因素共同作用的结果，包括遗传因素和环境因素等。因此，我们在解读这类研究时需要格外谨慎，避免过度解读或恐慌。 这样的观点提醒我们，在面对科学研究结果时，应该保持理性和客观的态度。虽然一些研究可能揭示出某些现象之间的潜在联系，但这并不意味着存在直接的因果关系。正确的做法是等待更多的研究来验证这些发现，并综合考虑所有相关因素，以获得更全面的理解。
我们从这些研究中可以得出的结论是，个人在适度使用此类产品的情况下，无需过分抑制对美的追求。但对于专业美发师而言，在为顾客打理头发时，采取适当的防护措施可能是必要的，因为他们的工作需要频繁接触这些化学物质。 这种观点强调了平衡与专业性的重要性。对于大众消费者来说，适度使用美发产品并不会带来明显的健康风险，因此不必过于担忧。然而，对于那些每天都要面对各种化学品的专业人士，提供适当的保护措施显得尤为重要。这不仅有助于维护他们的职业健康，也是对他们辛勤工作的尊重。
长期烫发确实存在一些不容忽视的问题，比如可能导致发质变差。频繁使用烫发产品中的化学成分，如氨水和过氧化氢，可能会让头发变得脆弱、容易断裂甚至脱落，特别是当这些产品使用不当的时候。改变头发的蛋白质结构，还可能带来一系列副作用，包括头发强度下降、耐热性和造型能力减弱、头发厚度减少以及头发毛囊表面变得粗糙。 我个人认为，尽管烫发能让人焕然一新，但为了保持发型而牺牲头发健康并不值得。建议大家在追求美丽的同时，也要注重头发的保养和护理。定期使用深层护发素和蛋白修复产品，可以有效减轻烫发对头发造成的损害。此外，选择信誉好的美发品牌和专业的理发师进行操作也是保护头发的重要措施。
虽然烫发可能会带来一些负面影响，但可以通过多种方式来减轻这些影响。比如避免过度处理头发，同时使用滋润和修复型的护发产品。此外，当前的烫发产品也在不断地进行创新和改进，对头发和皮肤的伤害越来越小。因此，只要不过于频繁地进行烫发，就不必过于担心其对健康的影响。
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审核丨冯珺 国药同煤总医院 皮肤科副主任医师
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