毛发中黑色素的提取和利用

第5卷 第3期 2003年 9月 辽宁师 专学报 Journal of Liaoning Teachers College Vo1．5 NO．3 Sep．2 0 0 3 【实验技术研究】 毛发中黑色素的提取和利用 张沙艳 ，胡春霞 (抚顺 师专 ，辽 宁 抚顺 113006) 摘 要 ：介绍 了从人的毛发中提取黑色素的工艺过程．我们认为：黑色素是镶嵌在人体的毛发角蛋白中的 一 种物质，它和头发有着 良好的亲和性能，可将头发染黑而无任何毒副作用． 关键词 ：黑色素；提取；利用 中圈分类号：Q586 文献标识码 ：A 文章编号：1008—5688(2003)03—0095—02 1 理论部分 1．1 毛发与黑色素 ● f ● 毛发的生长是活细胞变成角质细胞的一个过程．由毛根毛球部分的毛乳头分布的毛母细胞 (相当于基 底层细胞的分裂增殖)使毛发生长起来 ．在正常情况下 ，毛乳头的黑色素细胞同时产生黑色素，黑色素与 毛发的角蛋白同步生成并牢固地结合在一起，而以完全正常的毛发形状附于体． 黑色素的形成是黑色素细胞能分泌一种酪氨酸酶 (一种氧化酶)，使人发中的酪氨酸被氧化成 8__ (3，4一二羟苯基)一一 氨基丙酸 (又名多巴DOPA)．天然的多巴为 L构型，在酶作用下，它再被氧化 成多巴醌 ，多巴醌进一步被氧化，然后聚合生成黑色素． 。。 堕—一黑色素 1．2 黑色素的应 用前景 黑色素是人体自身合成的一种天然色素，值得开发利用，但 目前对人发中黑色素的提取和利用还处在 研究与探索阶段，相关的报道比较少．我们将从人发中提取的黑色素施用于白发上，发现黑色素与人发有 着十分良好的亲和力 ，能将白发染黑，使其色泽自然，无任何毒副作用．这样可以使黑色素从人发中来， 再回到人发中去．而且，可以通过研究人发中黑色素的结构，通过化学合成的方法制备具有相同结构的人 发着色剂；也可以从具有黑色毛发的动物的毛发中提取黑色素．黑色素的提取、合成和利用，不仅可以解 决目前的化学染发剂中含铅、含芳香物的有毒有害问题，也可以解决人体使用化学染发剂产生过敏的问 题．从发展的角度看，以人发结构的黑色素为着色剂的染发剂是一种更安全、可靠、实用的染发用品． 在毛发角蛋白中，胱氨酸约占 14％．在提取黑色素的同时，胱氨酸也被游离出来．本试验对研究从 人发中提取胱氨酸也有所收获． 2 实验部分 2．1 原 理 当头发中的角蛋白在一定条件下被水解时，由于角蛋白的结构被破坏，包含在其中的黑色素随即被游 离出来．在反应条件下，部分黑色素被水解成分子量更小的可溶物质，使水解液呈棕黑色，其余部分则为 收稿 日期 ：2o03一o3—31 作者简介 ：张沙艳 (1962一)，女，湖南长沙人，副教授 ，主要从事化学有机合成天然色素的提取及应用方面研究 维普资讯 http://www.cqvip.com 辽宁师专学报 2003年第3期 黑色不溶性物质，即为本试验中提取的黑色素． 水解液中生成的氨基酸，其中主要是胱氨酸，利用氨基酸在其等电点时溶解度最小的原理，调整介质 的pH值，使胱氨酸沉淀析出．． 2．2 工 艺 本试验采用如下反应条件及工艺过程 ． 取洗净并晾干的人发 100 g，置于圆底烧瓶中，加入30％浓盐酸200 ml，用带有吸收氯化氢的回流装置， 在 110 112℃条件下，加热回流 4 h，冷却，吸滤．滤渣即为黑色素粗制品，棕黑色滤液中含有胱氨酸． 将黑色素粗制品放在瓷孔漏斗中，用水反复洗涤，直至滤液 pH值为 6时，再用加有少量 (不可多 加)氨水的水洗涤，吸滤、晾干、粉碎，即为黑色素精品． 2．3 提取胱氨酸 棕黑色滤液中加入活性炭，在 90℃条件下，脱色 2次 (每次用活性炭 8 g)，吸滤，得浅黄色液体． 在滤液中加入浓氨水，调整 pH值为 4．8～5．0．静置过夜，吸滤，得胱氨酸粗制品．将胱氨酸粗制品用 45～50 ml 15％盐酸溶解，加活性炭 5 g，在 90℃条件下再进行脱色，吸滤，滤液应为无色．滤液用浓氨 水调 pH值为 4．8～5．0后，静置过夜，吸滤，再用蒸馏水冲洗，晾干，即得胱氨酸精品． 3 结果与讨论 3．1 结 果 (1)本试验获得黑色素精品 5．5 g．将黑色素 (如黑色素太干燥，可酌加少量 70％酒精润湿)与发油 (由橄榄油，蓖麻油，羊毛脂等配成)按重量 1：0。8调成浆状，施用于头发，黑色素与头发有十分 良好的 亲和力，能将 白发染成黑色，色泽 自然，且无任何中毒、过敏等副作用． (2)本试验同时获得胱氨酸 6．5 g，测定其 m．．p为 258℃． ． 3．2 讨 论 · (1)黑色素在毛发中不能被水洗脱，但一旦从毛发中解脱出来后即能被水洗去，可见，人体毛发中的 黑色素与毛发角蛋白可能存在某种化学结合力，使黑色素在毛发中能稳定存在． (2)黑色素是一种天然高分子化合物，由于在同样水解条件下，人发角质蛋白已彻底水解成氨基酸 ， 而黑色素除部分已水解成可溶性物质外，仍有相当部分尚为黑色素状态 (尽管其分子量可能比原黑色素要 小)，可见，黑色素这种高聚物的聚合度要比人发角蛋白的聚合度大，或者其聚合单元之间的化学键比角 蛋白的酰胺键更为牢固． (3)合成黑色素的起始化合物虽为酪氨酸，但在实际的合成过程中历经多种生化反应，酪氨酸已转变 为其它物质再行聚合．可见，其水解产物已非酪氨酸． (4)黑色素在毛乳头部分进行的生物合成是一个复杂的深化过程，需要各种酶的参加．可见，使白发 转黑，掌握其中机理，还须进行大量的工作． 参考文献： [1]聂剑初，等．生物化学简明教程 [M]．北京 ：高等教育出版社，1999． [2]北京大学生物系生物化学教研室．生物化学实验指导 [M]．北京：高等教育出版社 ，1987． [3]黄涛．有机化学实验 [M]．北京：高等教育出版社，1998． [4]苏元梯．实用化学技术 [M]．成都：西南交通大学出版社 ，1991． (责任编辑 王心满 ，王 巍) (上接 38页) 只需对该程序中少数几个语句作相应的修改即可达到目的 参考文献： [1]孙恒．机械原理 [M]．北京：高等教育出版社，1987，1． 【2]谭浩强．C程序设计 [M]．北京 ：清华大学出版社 ，1996．12 (责任编辑 胡 坤，王 巍) 维普资讯 http://www.cqvip.com