JP6796236B2 - 毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化度測定方法に関し、詳しくは、赤外吸収分光法を用いた毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化度測定方法に関する。

メラニン色素を分解し毛髪の色を明るくするブリーチ処理や毛髪の色を変える染毛処理等の毛髪に対する化学処理が古くから行われている。しかしながら、ブリーチ処理等の化学処理はメラニン色素だけではなく、毛髪の他の組織にも化学的な変化を及ぼす。特に毛髪組織を形成する主要成分である毛髪タンパク質に与える影響は重要である。また、毛髪組織は性質の異なるキューティクル、コルテックス、メデュラよりなる階層構造を取っており、ブリーチ処理等の化学処理の影響を捉えるためには層構造ごとに検討を行う必要がある。

ブリーチ処理を行った毛髪ではキューティクルの浮きや剥がれが観察され、毛髪の滑り性が低下、すなわち摩擦抵抗が増加することも知られている（非特許文献１）。しかし、毛髪タンパク質の化学的変化についての知見は乏しい。

毛髪タンパク質のような繊維状のタンパク質の性質を調べる方法としては赤外吸収分光法やラマン散乱分光法等が簡便な方法として良く用いられている。例えば、タンパク質の主要構造であるアミド結合について、アミドI、アミドII、アミドIII等の特徴的な信号が測定され、アミド結合の性質が検討される。

しかしその一方で、アミドI、アミドII、アミドIIIの特徴的な信号はその信号強度が非常に強い場合が多く、ほかの化学結合、官能基の情報を測定しようとする際の大きな妨害となることがしばしばである。毛髪の化学処理によって毛髪タンパク質中のカルボキシ基に与えている影響について検討を試みようとしても、上記のアミド結合由来の信号が非常に強く、その検討は困難な現状にある。

M.Yasuda, J. Hair Sci., 95, 7-12 (2004)

毛髪タンパク質の化学的性質を評価する上で重要な毛髪タンパク質のカルボキシ基の状態を測定する方法を見出そうとするものである。

本発明者は、これらの従来の問題点を解決するために鋭意検討した結果、毛髪に水素／重水素交換を行い、赤外吸収分光法によって測定されるＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号強度を用いることにより、これまでの問題点を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、毛髪に重水を接触させて水素／重水素交換を行う工程と、前記被測定物質を赤外吸収分光法によって測定する工程と、を含む測定方法を用いて毛髪タンパク質について測定した赤外吸収スペクトルのうち、１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号強度を測定することを特徴とする毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン
化度測定方法である。

本発明によれば、毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化度を簡便に測定することができる。毛髪を非破壊的に測定することも可能になる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化度測定方法は、毛髪に重水を接触させて水素／重水素交換を行う工程と、前記被測定物質を赤外吸収分光法によって測定する工程とを含む。ここで、毛髪と重水との接触は、重水を毛髪に滴下する方法、重水中に毛髪を浸漬させる方法、重水蒸気下に毛髪を放置する方法などがある。

上記工程を経て毛髪タンパク質について測定した赤外吸収スペクトルのうち、１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号強度を測定する。赤外吸収分光法としては、ＡＴＲ法、透過法、反射吸収法、外部反射法、拡散反射法、錠剤法などがある。ＡＴＲ法は毛髪を非破壊的に測定する方法として好ましい。

ＡＴＲ法では、毛髪タンパク質の内でキューティクルタンパク質の測定に適している場合が多い。非破壊的に経時的な測定が可能であり、また、同一毛髪を繰り返し処理した後に測定することも可能である。

毛髪タンパク質が化学処理された毛髪タンパク質である場合、毛髪タンパク質のカルボキシ基に変化が起こる場合が多く、本発明の毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化度測定方法により測定が可能である。

化学処理としては、ブリーチ処理、染毛処理、パーマ処理等が挙げられる。また、酸またはアルカリによる処理等も含まれる。

上記化学処理を行ったことがない毛髪を健康な毛髪とする。

化学処理を行ったことがない健康な毛髪を用い上記方法にて得た信号強度をＩ_Ｈ、化学処理された毛髪を用い上記方法にて得た信号強度をＩ_Ｃとからイオン化ダメージ度（Ｉ_Ｃ−Ｉ_Ｈ）／Ｉ_Ｈを算出して、毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度を求める。

また毛髪タンパク質が化学処理する前後でのそれぞれの信号強度をＩ_０、Ｉ_ｎとするときにこれらからイオン化ダメージ度（Ｉ_ｎ−Ｉ_０）／Ｉ_０を算出して、毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度を求める。

以下に、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれによってなんら限定されるものではない。

健康な人毛黒髪の毛束（２０ｃｍ、２ｇ）を８質量％ラウレス硫酸ナトリウム水溶液で洗浄後、市販のブリーチ剤で３回処理した後に自然乾燥させたブリーチ処理毛髪（ＨＢ）、健康な人毛黒髪の毛束（２０ｃｍ、２ｇ）を８質量％ラウレス硫酸ナトリウム水溶液で洗浄後、市販のパウダーブリーチ剤で１回処理した後に自然乾燥させたパウダーブリーチ処理毛髪（ＨＰ）と、健康な人毛黒髪の毛束（２０ｃｍ、２ｇ）を８質量％ラウレス硫酸ナ
トリウム水溶液で洗浄後に自然乾燥させた健康毛髪（ＨＨ）を調製した。

次に、上記各々の毛束を二分割し、一方を重水中に一昼夜浸漬した後に自然乾燥させ、各々の水素／重水素交換毛髪（ＤＢ、ＤＰ、ＤＨ）を調製した。

赤外吸収分光測定はサーモサイエンティフィック社製のＮｉｃｏｌｅｔ ｉＺ１０を用い、ＡＴＲ法（ダイヤモンドプリズム、入射角４５°、１回反射型、バックグラウンドは空気）にて測定領域を８００〜４０００ｃｍ^−１とし、積算回数３２回、分解能４ｃｍ^−１にて行った。

本測定による赤外光の潜り込み深さは約１．５μｍである。同時に測定した各毛髪のキューティクル層の厚さ及び枚数には有意差はなく約３μｍ、６〜７枚であったことこら、上記方法により得られる信号は毛髪キューティクル層に由来するものである。

その結果、毛髪ＨＢ、ＨＰ、ＨＨではアミドIIの信号（１５４０ｃｍ^−１付近）の強度が非常に強く、１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号は判別できなかった。一方、重水処理した毛髪ＤＢ、ＤＰ、ＤＨでは、水素／重水素交換によってアミドIIの信号は１４４０ｃｍ^−１付近にシフトし、１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号が判別可能となった。表１に重水処理前後での信号強度の変化を例示する。

重水処理した毛髪ＤＢ、ＤＰ、ＤＨでは、１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号強度は、各々０．１６２、０．１７５、０．１５３であった。
化学処理を行ったことがない健康な毛髪を用い上記方法にて得た信号強度をＩ_Ｈ、化学処理された毛髪を用い上記方法にて得た信号強度をＩ_Ｃとからイオン化ダメージ度（Ｉ_Ｃ−Ｉ_Ｈ）／Ｉ_Ｈを算出して、毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度を求めると、ブリーチ処理毛髪（ＤＢ）は０．０６、パウダーブリーチ処理毛髪（ＤＰ）は０．１１であった。結果を表２に示す。

上記重水処理した毛髪ＤＢ、ＤＨについて、毛髪表面の滑り性を摩擦感テスター（カトーテック株式会社製、ＫＥＳ−ＳＥ）を用いて測定したところ、ブリーチ処理毛髪（ＤＢ）は０．１３４（平均摩擦係数）となり、健康毛髪（ＤＨ）の０．１０４に比べ有意に大きく、滑り性が低下していた。

化学処理であるブリーチ処理によって毛髪タンパク質に変化が起こり、その結果、毛髪表面の滑り性が低下することは知られているが、その原因の一つとして、
毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化の現象を捉えることができた。

また、ブリーチ処理よりも毛髪に対する悪影響が強いとされるパウダーブリーチ処理において、毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度がより大きくなることを明らかにすることができた。

さらに、上記毛髪を酸性緩衝液で処理すると、イオン化したカルボキシ基を元の状態に戻すことが想定されるが、以下の結果が示すように、本発明の髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化度測定方法によって、簡便に、確認することができた。

健康毛髪、ブリーチ処理毛髪、ブリーチ処理後酸性緩衝液（ｐＨ４．０リン酸緩衝液）処理毛髪各々の１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号強度は、０．１４８、０．１６３、０．１４３であった。毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度を求めるとブリーチ処理毛髪の健康毛髪に対する値は０．１０であった。ブリーチ処理後酸性緩衝液処理毛髪の場合、健康毛髪に対する値は−０．００となり、酸性緩衝液処理によってブリーチ処理毛髪が元の健康毛髪と同程度にまでカルボキシ基のイオン化ダメージ度が回復した。ブリーチ処理後酸性緩衝液処理毛髪のブリーチ処理毛髪に対する値は−０．１２となり、負の値を示した。カルボキシ基のイオン化ダメージ度がどの程度回復したか評価する指標となり得る。表３に結果を示す。

毛髪表面の滑り性もこれに対応して、ブリーチ処理毛髪、ブリーチ処理後酸性緩衝液処理毛髪各々の平均摩擦係数は、０．１３４、０．１２３となり、有意に滑り性の回復が確認できた。

Claims (4)

1. （１）被測定物質である毛髪に重水を接触させて水素／重水素交換を行う工程
   （２）前記被測定物質を赤外吸収分光法によって１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号強度を測定する工程、
   （３）前記測定結果を用いて毛髪タンパク質のイオン化ダメージ度を算出する工程と
   を含む毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度測定方法であって、
   健康な毛髪を被測定物質とする前記信号強度をＩ _Ｈ 、
   化学処理された毛髪又はブリーチ処理毛髪を被測定物質とする前記信号強度をＩ _Ｃ とし、（Ｉ _Ｃ −Ｉ _Ｈ ）／Ｉ _Ｈ をイオン化ダメージ度として算出する
   ことを特徴とする毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度測定方法。
2. （１）被測定物質である毛髪に重水を接触させて水素／重水素交換を行う工程
   （２）前記被測定物質を赤外吸収分光法によって１５８０ｃｍ^−１付近のＣＯＯ⁻逆対称伸縮振動の信号強度を測定する工程、
   （３）前記測定結果を用いて毛髪タンパク質のイオン化ダメージ度を算出する工程と
   を含む毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度測定方法であって、
   化学処理又はブリーチ処理をする前の毛髪を被測定物質とする前記信号強度をＩ _Ｏ 、
   化学処理又はブリーチ処理をした後の毛髪を被測定物質とする前記信号強度をＩ _ｎ し、
   （Ｉ _ｎ −Ｉ _ｏ ）／Ｉ _ｏ をイオン化ダメージ度として算出する
   ことを特徴とする毛髪タンパク質のカルボキシ基のイオン化ダメージ度測定方法。
3. 前記赤外吸収分光法がＡＴＲ法である請求項１又は２に記載のイオン化ダメージ度測定方法。
4. 前記毛髪タンパク質がキューティクルタンパク質である請求項１乃至３いずれか１項に記載のイオン化ダメージ度測定方法。