【保存版】SS結合とは?日本一わかりやすい「SS結合」の解説

SS結合という言葉を聞いたことはありますか?
SS結合は簡単に説明すると2組のチオールのカップリングで得られる共有結合のことです。(引用:Wikipedia
通常、チオールの酸化反応によって形成されますが、髪の主成分であるタンパク質の分子内部で作られている結合の1つでもあります。
この結合の仕組みを活かした施術の1つがパーマや縮毛矯正です。
今回は美容師の施術にも生かせるSS結合の知識についてわかりやすく解説します。

美容師が知るべき「SS結合」とは?システインの結合

SS結合についての基本的な説明をします。

SS結合とは?タンパク質との関係

引用:wikipedia

人間の体はタンパク質で作られていますが、タンパク質はアミノ酸が多数連なって構成されている分子化合物です。
タンパク質を構成するアミノ酸は20種類あり、必須アミノ酸と非必須アミノ酸に分かれます。
必須アミノ酸は食品から摂取する必要のあるアミノ酸で、非必須アミノ酸は他内で合成できるアミノ酸です。
SS結合は2個のSH基が酸化することで形成される硫黄原子の結合で、非必須アミノ酸のシステイン内の硫黄などを用いて結合します。

SS結合は人体を構成するタンパク質内のアミノ酸の1つであるシステインを結合させ、タンパク質分子の立体構造を安定させるために必要な要素です。
タンパク質分子は分子内でSS結合以外にも様々な結合によって硬く結びついています。

SS結合はタンパク質内にあるシステインのイオウを用いて行われます。
このイオウを含んだ物質がシステインという非必須アミノ酸です。
SS結合は他のタンパク質内の結合の中でも強力なため、タンパク質の立体構成に非常に重要な役割を果たしています。

タンパク質内のアミノ酸の結合は人体の様々な箇所で作られています。
この性質を利用した施術がパーマです。
髪はケラチンと呼ばれるたんぱく質で作られており、ケラチンもまたシステインによるSS結合により立体構造が保たれています。
薬剤や熱を用いてケラチンのSS結合を切ったり繋いだりしてパーマの施術は行われます。

美容師がSS結合について知るメリットとは

美容室

上記で説明したように、SS結合を利用した施術の1つがパーマです。
施術でSS結合の性質を利用する際、知識をきちんと持っているのと持っていないのでは上達の度合いが変わってきます。

もし、パーマの施術に失敗したとしてその理由が分からなければ、成長できません。
パーマの失敗の原因を考える際、髪の主成分であるケラチンについての知識はとても役に立ちます。

パーマでは一旦切断したSS結合を再び繋げることで髪にくせを付けますが、髪質などに応じて適切な薬剤を使用しSS結合を切断したり再結合したりします。
この時、SS結合についての詳しい知識を持っていれば適切な施術ができる可能性も高いです。
また、失敗した時にもSS結合の観点から問題を導き出せる可能性もあります。

このように、SS結合の知識は美容師をやっていくうえでとても役に立つ知識です。

パーマの仕組みにも関係する4つの髪の結合の種類

髪の結合には4種類あります。
以下が髪の結合の種類です。

  • 水素結合
  • イオン結合
  • SS結合
  • ペプチド結合

これらの結合は上から弱い結合順です。

水素結合は最も弱い髪の結合で、濡らした時に髪が柔らかくなるのはこの結合が関係しています。
髪を濡らすと水素結合が切断されて扱いやすくなるのですが、これを利用して寝ぐせを直したり髪のセットをしたりします。

次に強いイオン結合はphの変化によって切断される結合です。
イオン結合が切断されると髪が傷むため、綺麗な髪を保ちたい際にはイオン結合の知識が役に立ちます。
また、弱酸性のシャンプーが髪に優しいと言われるのも基本的に髪のphが弱酸性のためイオン結合が変化しないためです。

SS結合はここまで説明してきましたが、ケラチン内部のイオウを含む非必須アミノ酸(システイン)のかなり強力な結合です。
イオウが含まれたアミノ酸なので、システインは独特な匂いが特徴になります。
SS結合は強力な結合ですが、パーマに使用する1剤(還元剤)で結合は切断できます。

最後のペプチド結合ですがSS結合よりも更に強力な結合のため、結合が切断されてしまうと二度と戻りません。
パーマや縮毛矯正、ブリーチなどによって髪が傷んだ時に切れ毛や枝毛ができるのもペプチド結合の切断が原因です。

パーマ1剤・2剤とはSS結合の関係は?

パーマは1剤で髪を柔らかくし、2剤の酸化剤で柔らかくなった髪を再結合させまず。
この時、1剤では水素結合・イオン結合・SS結合が切断されます。
2剤でSS結合を再び作り、髪を乾かすことで残りのイオン結合と水素結合を再結合してパーマの施術は終了です。

柔らかくなった髪にくせ付けた状態で固定し、ウェーブを作るのがパーマ処理ですが、一番重要なのが3つの結合を元に戻すことです。
施術前に髪の状態をチェックし、お客さん一人一人にあわせた施術を行わないとしっかり再結合できずに綺麗なウェーブを保てません。
再結合に失敗すると髪の強度も弱まり、髪の傷みの原因にも繋がります。

SS結合は還元剤(薬剤1)で切断され、酸化剤(薬剤2)で再結合します。
これが基本的なパーマの原理です。
ここから髪の性質にあわせた還元剤や酸化剤を選ぶことで施術を失敗する確率を下げられます。

パーマは還元値の濃度によってクセのかかり具合が変わってきます。
髪質によっては濃度を高くしたと思っても、予想よりもウェーブのかかり方が弱いこともあるため注意が必要です。
髪質の硬さや髪の傷みによって還元剤のバランスを取りましょう。

SS結合を切断する還元剤の有名な成分は次の通りです。

  • チオグリコール酸塩類
  • 亜硫酸ナトリウム
  • システイン
  • システアミン

上記の還元剤には2剤によって参加した際の結合の仕方やクセのかかり方に違いがあります。
髪質やパーマのスタイルによって使い分けましょう。

再結合させるためのパーマ2剤(酸化剤)の主成分は次の通りです。

  • 過酸化水素水
  • プロム酸ナトリウム

過酸化水素水は酸化作用が強いのが特徴で、放置時間を短くできるのが特徴です。
ヘアカラーの褪色が少ないのもメリットの1つで、柔らかなカールを作るときにおすすめです。

もう一つのプロム酸ナトリウムは酸化作用が穏やかですが、ハリのあるカールを作るのに適しています。
このように、1剤や2剤は髪質や目指すスタイルにあわせて選ぶことが大切です。

くせ毛はSS結合の歪みが原因の1つ!

くせ毛の主な種類は次の3通りです。

  1. SS結合が関係するくせ毛
  2. うねり毛が関係したくせ毛
  3. SS結合とうねり毛が関係したくせ毛

主なくせ毛はこの3つに分けられ、SS結合が関係するのが1と3のくせ毛です。
毛穴が曲がっている場合、押し出された髪が曲がってしまいます。
SS結合は髪の結合の中でも強い結合のため、毛穴から毛が出る途中で髪は固定されます。

曲がったまま固定された髪の毛と一緒に、ジスフィルド結合の並びも歪むのがくせ毛の原因の1つです。
髪を濡らせば直るような弱い結合ではないため、新しく生えてきた髪の毛のくせは簡単には直せません。
このクセのついた髪のSS結合をまっすぐに結合し直す施術がストレートパーマや縮毛矯正です。

うねり毛は水素結合と関係しているため、髪に水をつけるとクセが弱まります。
そのため、くせ毛の種類を調べるときは水をつけて確かめます。
水をつけてもクセが変わらない場合はSS結合が関係したくせ毛で、水をつけたらクセが弱くなる場合は水素結合が関係したくせ毛です。
このほかに、SS結合とうねり毛が関係したくせ毛があります。

また、SS結合が関係したくせ毛を「波状毛」水素結合が関係したくせ毛を「捻転毛」と呼びます。
捻転毛も波状網と同じで、SS結合に働きかけてくせを直しますが、軟化方法が変わるのが特徴です。

難易度の高い縮毛矯正にもSS結合の知識が活かせる!

上記でくせ毛の種類について説明しましたが、クセの原因を知ることで縮毛矯正も失敗しにくくなります。
特に捻転毛は対処が難しく、髪内部の芯の部分と周囲の部分のSS結合の種類が変わってくるのが特徴です。
そのため、芯の部分とその周囲の部分で使用する還元剤を変えて段階的に髪を軟化させます。

髪質は人によって違うため、くせ毛の状態をきちんと把握するだけでなく使用する薬剤も変えなければいけません。
SS結合の知識があれば、髪質によってどの薬剤を使用すればいいのかの大きなヒントになります。

SS結合とアミノ酸の関係性

SS結合とアミノ酸の関係性について詳しく説明します。

SS結合(ジスルフィド結合)はシステイン(アミノ酸)同士の結合

髪に含まれるアミノ酸のシステインの結合のことをSS結合と言いますが、毛髪はSS結合の配列によってクセの具合が決まります。
SS結合がまっすぐなら直毛になり、歪んでいれば巻き毛になります。

髪はタンパク質であるケラチンが主成分です。
タンパク質とアミノ酸は深い関係にあり、髪の場合システインが結合することで立体構造を保っています。
タンパク質が正しい形を保つために役立つSS結合は、タンパク質の架け橋とも言えます。

髪にはいくつかの種類のアミノ酸が含まれていますが、システインは硫黄を含んだアミノ酸です。
タンパク質内にあるシステインが結合して髪の主成分であるケラチンは形を保っていますが、還元剤によって結合は切れます。
反対に酸化剤によって再結合し、この技術を利用したのがパーマネントです。

つまり、SS結合を知るには同時にシステイン(アミノ酸)の知識も必要なのです。
髪の主成分であるケラチンはアミノ酸が数珠つなぎになったものなのですが、その中には18種類のアミノ酸が含まれています。
SS結合もまた、数珠つなぎのケラチンを構成する大切なものです。

髪は元々どろどろな液体のタンパク質(ケラチン)なのですが、アミノ酸の1つであるシステインが空気に触れて酸化することで結合して個体になります。
アミノ酸やSS結合は髪のくせの具合を決めるだけでなく、形を保つためにも重要な役割を持っているのです。

そもそもタンパク質はアミノ酸が連なり構成される

髪だけでなくタンパク質は20種類またはその中のいくつかのアミノ酸から構成されます。
人体にとってアミノ酸はとても大切で、体内で合成されないアミノ酸については食事から摂取する必要があります。
成人の場合、体重が60㎏なら一日180㎏の人体の組織を合成し、同じ分量のタンパク質が分解されているとも言われているのです。

日々合成と分解を繰り返すタンパク質ですが、髪に含まれるたんぱく質も同じです。
そのため、髪を綺麗に保つためにはアミノ酸が必要不可欠です。
中でもシステインの結合であるSS結合はシスチンというアミノ酸を作り出す重要な結合になります。
シスチンはシステインのSS結合を介して繋がった構造を持ったアミノ酸の一種です。

システインには解毒や抗酸化作用があり、髪だけでなく爪などにも多く含まれています。
システインの結合によってできるシスチンは、タンパク質に硬さや柔軟性を与えて健康な髪や爪を作るために大切な働きをします。

綺麗な髪や爪を保つためには、良質なたんぱく質が必要です。
摂取したタンパク質は体内に吸収され、アミノ酸となりSS結合することでシスチンが作られます。
SS結合は髪の立体構造を保つだけではなく、タンパク質の一部として大きな役割を果たしてくれます。

髪の主成分のタンパク質にはアミノ酸が重要

髪の主成分はタンパク質のケラチンだと説明しましたが、ケラチンは多くのアミノ酸から構成されています。
特に多いアミノ酸が「シスチン」「グルタミン酸」です。

シスチンは2つのシステインが結合したアミノ酸です。
SS結合により作られたシスチンは髪に多く含まれており、ケラチンタンパクを綺麗に保つために大切なものになります。
シスチンが流出すると髪の傷みの原因にもなるので注意が必要です。
ケラチンタンパクを構成成分の比率が多いため、シスチンが極端に減ってくると薄毛や抜け毛が進行するとも言われています。

また、グルタミン酸も髪には多く含まれており、ヘアカラーやパーマで流出しやすいアミノ酸となるので気をつけましょう。
グルタミン酸はケラチンタンパクを構成するアミノ酸としては、シスチンについで比率が多いです。
アンモニアを解毒する効果や潤いを保持する効果があります。

このように、アミノ酸は髪の主成分であるタンパク質にとって必要不可欠な成分です。
アミノ酸が不足すると髪や頭皮のトラブルが起こりやすくなるため、SS結合に変化をもたらす施術には繊細になる必要があります。

SS結合を理解するにはアミノ酸とタンパク質の知識が必要

SS結合はアミノ酸とタンパク質とのかかわりが深いため、理解を深めるためにはこの2つの知識も必要になります。
髪に含まれるアミノ酸で比率が高い順に並べると次の通りになります。

  • シスチン
  • グルタミン酸
  • ロイシン
  • アルギニン
  • セリン
  • スレオニン
  • アスパラギン酸
  • ブロリン
  • グリシン
  • バリン
  • アラニン
  • フェニルアラニン
  • イソロイシン
  • チロシン
  • リジン
  • ヒスチジン
  • メチオニン
  • トリプトファン

書き出すとこれだけの多くのアミノ酸が含まれています。
この中で、体内で合成できないアミノ酸は次の通りです。

  • ロイシン
  • スレオニン
  • バリン
  • フェニルアラニン
  • イソロイシン
  • リジン
  • ヒスチジン
  • メチオニン
  • トリプトファン

これらのアミノ酸は体内で合成できないため、食品から摂取する必要があります。

ただし、この他のアミノ酸もバランスの良い食事によって保たれています。
上記のアミノ酸の中でSS結合に関係するのがシスチンは、非必須アミノ酸のため体内で合成されるアミノ酸です。
しかし、食生活や老化によって不足することもあります。
また、パーマの施術でSS結合の切断をしすぎたり、再結合に失敗したりすると髪へのダメージも大きくなります。
それだけではなく、SS結合を元に戻せないとパーマの持ちが悪くなることもあるので注意が必要です。
施術に失敗しないためにも、SS結合を根本的に理解するためにケラチンタンパクを構成するアミノ酸についての理解も深めていきましょう。

髪内部のSS結合、「切断」と「還元」

髪内部のSS結合について、切断と還元の点から詳しく説明します。

髪内部のSS結合を切断するには?

SS結合を切断するには、還元剤が必要です。
これがパーマ1剤なのですが、還元剤にも種類があります。

  • チオグリコール酸
  • システアミン
  • システイン
  • チオグリセリン

上記が有名な還元剤の成分で、基本的にアルカリ性のものになります。

このほか、1剤にはアルカリ剤と呼ばれる髪を軟化して還元剤の働きを促進する薬剤も含まれています。
還元剤の中でもシステイン系(チオグリコール酸、システアミン、システインなど)は、ハリやコシがあるパーマにしやすいです。

SS結合を切断するとどうなる?

髪の主成分であるケラチンは4つの結合によって立体構造を保っています。
SS結合が切断されると、結びついていたケラチンが離れて髪が柔らかくなります。

パーマを行う際、髪のすべてのSS結合を切断するわけではありません。
髪の結合の中でもSS結合は強力なため、全ての結合を切断してしまうと髪が大きなダメージを受けてしまいます。
SS結合の切断と髪のダメージは深く関係しており、毛髪を軟化することによって髪のハリやコシ、パサつきなどが起きる可能性があります。

そのため、SS結合の軟化は最小限にとどめることでダメージも最小限にできる可能性が高いです。
髪質を見極め、還元剤を調整することで髪のダメージを出来るだけ少なくするように努めましょう。
また、髪は弱酸性のためアルカリ性の還元剤に弱いです。
髪の傷みや髪質を見極めて成分の濃度を調整しましょう。

SS結合の切断と還元を利用したパーマの仕組みとは

パーマはSS結合と深いかかわりがあります。
パーマの施術の流れとしては次の通りです。

「コールドパーマの場合」
1剤でSS結合を切断(還元剤)
中間水洗
2剤で再結合(酸化剤)
「ホット系パーマの場合」
1剤でSS結合を切断(還元剤)
中間水洗
乾燥
加温処理(アイロンや専用ロッド)
2剤で再結合(酸化剤)

パーマの流れは上記の2通りがあります。
コールドパーマとホットパーマの違いは熱処理を行うか否かです。
ホットパーマは途中で熱処理を加えることで強いパーマをあてられるのですが、熱処理によるダメージが大きいのがデメリットです。

2種類のパーマはどちらもSS結合を利用するため、再結合前に熱処理をするホットパーマはその分ダメージが大きくなります。
コールドパーマはホットパーマよりも持ちが悪くなりますが髪へのダメージもその分弱いです。

また、パーマではSS結合以外にも水素結合やイオン結合も切断されます。
水素結合は薬品が塗布されて髪が濡れた状態で切断され、薬品が浸透するとイオン結合も切断されます。
この時、髪質に対して薬剤の力が強すぎると最後のペプチド結合までボロボロになるので注意が必要です。
これらの結合の仕組みを考え、薬剤塗布からの放置時間や薬剤の強さを調整することが大切になります。

SS結合の切断・還元の知識は縮毛矯正にも生かせる!

縮毛矯正もまたパーマの一種のため、SS結合を利用して施術を行います。
コールドパーマなどと同じように還元剤を使用してSS結合を切断し、アイロンで髪を直毛にしてから2剤で再結合させるのが縮毛矯正です。

流れとしては次の通りです。

  1. 1剤でSS結合を切断
  2. アイロンで髪をまっすぐにする
  3. 2剤で再びSS結合させる

流れとしては通常のパーマとほとんど変わりません。
縮毛矯正と似ているストレートパーマですが、熱処理は行わないのが基本です。
そのため、くせを伸ばす強さは縮毛矯正の方が高いです。

ただし、SS結合前の髪に熱処理を行うため縮毛矯正の方がストレートパーマよりもダメージが大きくなります。
ストレートパーマは縮毛矯正よりもダメージが少ないため、取れかかっているパーマのクセを伸ばす際におすすめな施術です。

共有結合、リゾチーム、システインなどの用語解説

SS結合に関連する用語について詳しく解説します。

共有結合とは?

引用:wikipedia

共有結合とは、化学結合の一種で原子同士が互いに価電子を共有して作る結合のことです。
ほとんどの分子は共有結合に寄り形成されており、非常に強い結合になります。
分子が単結合、二重結合、三重結合となるにはそれぞれルールがあり、結合の仕方は決まっています。

共有結合は非金属元素の原子間結合です。
その他の結合としては、イオン結合、金属結合などがあります。
イオン結合は陽イオンと陰イオン間で働く静電気の力に寄り生じます。
髪の主成分であるケラチンの中では、イオン結合も存在するのですが共有結合よりも弱い結合です。

共有結合とSS結合の関係は?

引用:wikipedia

SS結合は2組のチオールのカップリングによる共有結合です。(参考:Wikipedia
結合の中でも強い共有結合のため、髪の主成分であるケラチンは立体構造を保てています。
SS結合はジスルフィド架橋とも呼ばれ、ポリペプチド鎖同士に橋をかける役割を持っています。

ポリペプチド鎖はアミノ酸がつながったものです。
タンパク質の立体構造はポリペプチド鎖のつながりが一次構造、ポリペプチド鎖がらせん状になったものが二次構造、ここから折り畳まれて球体になったものが三次構造になります。
SS結合はタンパク質の一次構造の一部です。

システインとは?

引用:wikipedia

システインは黄色いメラニンを作るように働きかけるアミノ酸です。
毛髪などの体毛や爪に多く含まれており、抗酸化作用によって活性酸素が増えすぎるのを防いでくれる役割などがあります。

また、システインが2分子結合するとシスチンになります。
シスチンの働きによって毛髪は硬さや弾力性を持つことが出来るため、髪にとってシステインはとても大切なものです。
髪にダメージを受けるとシスチンは切断され、システインに戻ります。

システインからシスチンに戻すには、パーマ2剤の酸化剤が必要ですが、同時にシステイン酸が生成されます。
システイン酸はシステインが酸化したものです。
髪がダメージを受けるとシステイン酸が増えるため、髪のダメージを測る指標にもなります。

システインとSS結合の関係は?

引用:wikipedia

システイン同士の結合のことをSS(ジスルフィド)結合と呼びます。
タンパク質やペプチドの立体構造を安定化させる強い結合になります。
SS結合とかかわりが深い用語の1つがシステインです。

システインは2分子結合するとシスチンとなりますが、還元剤によって切断されるとシスチンは切断されます。
これを元のシスチンに戻すためには、パーマ2剤の酸化剤でSS結合させる必要があります。

水素結合とは

引用:wikipedia

水素結合とは電気陰性度が大きな原子に共有結合で結びついた水素原子が、窒素、酸素、硫黄、フッ素などの孤立電子対とつくる非共有結合性の引力的相互作用のことです。(参考:Wikipedia

水素結合は髪の化学結合の1つで、もっとも弱い結合になります。
髪が濡れると簡単に切断され、乾くと再結合されます。
その他にも、熱によって結合が切れたり冷風によって結合したりもするとても弱い結合です。
ドライヤーには冷風機能が付いていますが、ドライヤーの熱で切れた水素結合を再結合させるためにも役立ちます。

髪を洗った後にしっかり乾かさないと髪にクセが付いた状態で乾いて切断された水素結合が再結合します。
これが寝ぐせの原因の1つです。
また、湿気によって髪にクセが出てくるのも水素結合が関係しています。

イオン結合とは

+と-のイオンの結合がイオン結合です。
健康な髪はphが弱酸性の状態で、イオン結合もしっかり結合しています。
髪のphがアルカリ性に傾くと結合が切断されます。
-イオンと+イオンの間には静電気力(クーロン力)という引力が働き、これによって形成された結合がイオン結合です。

ペプチド結合とは

引用:wikipedia

髪を構成する結合でもっとも強い結合がペプチド結合です。
ケラチンなどのタンパク質はペプチド結合によってアミノ酸が数珠つなぎになったものになります。
アミノ酸の基本的な結合で、通常のパーマ1剤の還元剤では切断されません。

過度なアルカリ剤や過酸化水素で切断されますが、一度切断されると切れ毛や枝毛になりもとに戻りません。
過度なヘアカラーやパーマなどで髪に大きなダメージを受けるとペプチド結合が切断されるため、注意しましょう。

最後に:SS結合とタンパク質は深いかかわりがある

ここまでSS結合について説明してきましたが、SS結合と深いかかわりがあるのがタンパク質です。
アミノ酸が連なった細胞でできたタンパク質は、正しい立体構造を取ることで機能しています。
SS結合はタンパク質内にあり、正しい立体構造を取るために力を発揮する橋のようなものです。

パーマはSS結合を切断したり、再結合することでタンパク質が主成分である髪にくせを付けます。
このように、タンパク質の一部でもあるSS結合の性質を知ることで難しい施術に役立てることもできます。
今回解説したことを参考に、SS結合についてさらに知識を深めてみてください。

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