J. Soc. Cosmetic Chemisls 23, 791-802 (1972) Die Alkali16slichkeit als Kriterium fiir chemische und physikalische Verinderungen am Humanhaar G. A. ERLEMANN und H. BEYER* Synopsis--Alkali solubility - a criterion of changes in the physical and chemical properties of human hair. Bleaching, permanent waving, and oxidation colouring of human hair were studied in dependence on both time and hydrogen peroxide concentration. Alkali solubility and cysteic acid content of the respective samples treated in the ways mentioned above were de- termined and the results obtained represented graphically. It was found that, as expected, an increase in the cysteic acid content causes rising alkali solubility. This increase being linear, cysteic acid content may be assesses indirectly from alkali solubility. Since the cysteic acid content is of top importance with regard to the satisfactory condition of hutnan hair, alkali solubility presents itself as the most appropriate method to determine changes of human hair due to the effect of oxidants. Based on a cystine content of %9 [zmoles/g in untreated human hair, an alkali solubility of 1650 is indicative of about 220 [zmoles/g of cysteic acid fortned by oxidation processes corresponding to approxi- mately 1550 of the present cystine bonds oxidized and, therefore, no longer available for perma- nent waving. To make definite statements based on alkali solubility, a total amount of about 1.0 g of the hair sample is required to determine alkali solubility, whereas, for cysteic acid determination by low-voltage electrophoresis, 0.3 to 0.5 g, and by ion-exchange chromatography only 5 mg are sufficient. Die von Harris und Smith (1) eingeftihrte Alkali16slichkeit hat sich zur Auffindung von Ver•inderungen der Wolle nach der Behandlung mir S•iuren sowie Oxidations- oder Reduktionsmitteln vielfach bew•ihrt (2). Das Prinzip dieset Methode beruht darauf, dab Wollproben unter Standardbedingungen mir 0,1 N Natronlauge behandelt wetden, und der Gewichtsverlust danach als Differenz zwischen dem Trockengewicht der Probe vor und nach der Behandlung bestimmt wird (3). Bei der oxidativen Behandlung von Faserproteinen wetden Cystinbin- dungen in Cysteins•iurereste iiberfiihrt, bei einer reduktiven Behandlung entstehen dagegen Cysteinylreste. Derart behandelte Faserproteine besitzen * Panteen Forschungs- und Entwicklungslaboratorien, CH-4002 Basel (Schweiz).--Adresse: Dr. H. Beyer, c/o F. Hoffmann-La Roche & Co. AG, Grenzacher Str. 124, CH-4000 Basel 791

792 JOURNAL OF THE SOCIETY OF COSMETIC CHEMISTS also einen verminderten Vernetzungsgrad und einen erh6hten Gehalt an anionischen Gruppen. Direkte analytische Methoden zur Bestimmung der gebildeten Cysteins/iure- bzw. Cysteinreste sind vorhanden (4) (5), doch sind sie zu aufwendig und als Schnellmethoden zur Bestimmung der eingetre- tenen VeEinderungen im Faserproteinverband ungeeignet, da sie eine Hydrolyse voraussetzen und an eine elektrophoretische Auftrennung bzw. colorimetrische Bestimmung gebunden sind. Aus diesem Grunde hat die Alkali16slichkeit, obwohl es sich dabei um eine indirekte Methode handelt, ein weites Anwendungsfeld gefunden. Freytag wies als erster auf die verschiedenen M6glichkeiten des Einsatzes dieset Methode zur Untersuchung kosmetisch behandelter Haare hin. So gelang ihm der Nachweis der chemischen VariaNlit/it nativen Haares und der chemischen Differenz der Haare bei der Heterochromie. Ferner gelang ihm die Beschreibung des Haardauerverformungsvorgangs in Abh2ngigkeit yon verschiedenen Parametern und der Nachweis der M6glichkeit, die Fixierungsunterschiede diverset chemischer Verbindungen beim Dauer- verformungsprozeB zu vergleichen (6) (7) (8). Trotzdem sind in der Zwischen- zeit nut wenig neue Erkenntnisse dartiber gewonnen worden. Aus diesem Grunde und in Fortftihrung der Arbeiten tiber den EinfiuB yon Wasserstoff- peroxid auf die chemische Struktur von Humanhaar (9) soil daher in dieset Arbeit n/iher auf die Beziehung zwischen Alkali16slichkeit und Cysteins/iure- gehalt mit Wasserstoffperoxid behandelter Haarproben eingegangen wetden. BESCHREIBUNG DER VERSUCHE S tandard-t-]umanhaar Alle Untersuchungen wurden an unbehandeltem, mittelbraunem Human- haar durchgeftihrt. Es wurde mittels isoionischer W/ische und anschlieBender Extraktion mir Athanol von anhaftendem Schmutz und Fett befreit, gemischt, parallelisiert und zu Str/ihnen zu je 2 g gebtindelt. Blondierungsversuche 2 g Humanhaarstriihnen wurden in wiiBrigem Milieu mit 3, 6 und 9 % H•O• bei pH 9,0 w•ihrend 15, 30, 45 und 60 rain bei 40øC behandelt. Das FlottenverNiltnis betrug 1:10, der pH-Wert wurde mir verdtinntem Ammo- niak eingestellt. 2 g Humanhaarstr•ihnen wurden femer in Haarfestiger16sung - bestehend aus 2% Luviskol © VA 64 in 45 vol.-% igem )kthanol - mit 3, 6 und 9% H•O• bei pH 9,0 w•ihrend 15, 30, 45 und 60 min bei 54øC behandelt. Die eingestellte Haarfestiger16sung wurde mir einem Flachpinsel auf die Haar-