모발과학(26) 모발의 측쇄결합 중 이온결합과 수소결합

2025.01.06 - [모발과학] - 모발과학(25) 모발의 측쇄 결합 종류와 시스틴결합

2025.01.05 - [모발과학] - 모발과학(24) 모발의 성질(아미노산과 단백질, 주쇄결합)

모발을 이루는 결합에는 주쇄결합과 측쇄결합이 있습니다. 오늘은 측쇄결합(가로결합) 중 이온결합과 수소결합에 대해 소개하고자 합니다. 모발의 주쇄결합을 세로결합이라고 하고, 아미노산들이 펩타이드결합을 통해 케라틴단백질의 주골격을 만드는 반응을 말합니다. 메인사슬결합(main chain bond)을 통해 주골격을 이루는 결합이어서 매우 결합력이 강합니다. 모발의 사이드사슬결합(side chain bond)을 측쇄결합이라고 하고 다른 표현으로 가로결합이라고 합니다. 시스틴결합, 이온결합, 수소결합으로 구성되어 있습니다. 이 세 가지 결합의 화학반응에 따른 변화를 이용해서 펌 시술이 되는 것입니다.

 

<이온결합>

이온결합이란 양이온과 음이온 사이의 정전기적 인력에 의한 결합을 말합니다. 이온결합을 모발의 결합에서 염결합이라 표현하기도 합니다. 염이란 산성 물질과 알칼리성 물질이 결합해서 생긴 중성 물질로 , 모발을 구성하는 아미노산에도 산성의 아미노산과 알칼리성의 아미노산이 있고, 이 2개가 결합하여 생긴 것이 아미노산의 염입니다. 모발의 염 결합은 산성 아미노산이나 알칼리성 아미노산이 이온화하여 아미노기(-NH₂)와 카르복실기(-COOH)가 이온으로 결합하고 있으며, 아미노기(+) 이온과 산기(-) 이온이 만나 형성한 이온결합은 열이나 산, 알칼리에 의해 끊어집니다. 산과 염기의 균형이 깨지면 결합이 끊어지고 다시 산과 염기의 균형을 원래대로 회복하면 결합이 다시 형성됩니다. 따라서 모발의 등전점인 pH 4.5~5.5일 때 결합력은 최대가 되고 산·알칼리에 따라 pH가 등전점보다 산성 pH 6 이상으로 기울어지는 만큼 결합이 약하게 됩니다. 보통 퍼머넌트 웨이브제의 환원제가 알칼리성 물질인 경우가 많은데 , 모발의 pH를 변화하여 이온결합을 끊는 역할도 담당합니다.

산성 아미노산인 글루탐산의 경우 이온화하여 (-)이온이 되는 과정과 염기성아미노산인 아르기닌이 이온화하여 (+)이온이 되는 과정을 나타낸 구조식입니다.

 

<수소결합(Hydrogen bond)>

수소결합이란 수소와 다른 분자의 전기음성도가 큰 산소, 질소 등의 원자사이에 형성되는 분자사이의 결합을 말합니다. 모발에서도 모발단백질을 구성하는 기본 단위인 아미노산 분자와 다른 분자사이에 수소결합이 형성됩니다. 수소결합은 모발의 측쇄결합에서 가장 많이 존재하는 결합으로, 모발을 구성하는 화학결합 중 물에 의해서도 쉽게 끊어집니다. 모발의 흡습성에 의하여 단백질 주위에 물 분자가 많기 때문에 단백질과 물 분자 간에 다수의 수소결합으로 인하여 모발의 화학적, 물리적인 특성에 영향을 미치게 됩니다. 수소결합은 COOH(카복실기)와 아미노기(-NH₂)그룹에 있는 O와 H가 결합합니다. 모발이 물에 젖었을 때 케라틴 단백질은 건조 상태에 비하여 쉽게 늘어나고, 물에 적셔서 웨이브를 준 후 그대로 건조시키면 모양이 고정됩니다. 이를 수소결합에 의한 “워터 웨이브”라 합니다. 일시적인 셋팅과 드라이(롤, 아이롱)를 이용하여 원하는 웨이브를 주거나 반대로 직모 형태로 스타일링하는 미용기술이 수소결합을 이용한 것입니다. 즉 산성 아미노산과 알칼리성 아미노산은 물 분자와 수소결합을 만들 수 있기 때문에 일어나는 현상이고, 영구적인 시술이 아니어서 다시 물에 젖으면 원래의 모습으로 돌아가게 됩니다.