Теория: влияние pH и температуры на смесь хны

    Давайте сразу условимся. Никто не спрашивает, как я выросла такой занудой, а я постараюсь рассказать о влиянии pH и температуры на смесь хны (и немного о некоторых химических взаимодействиях) максимально понятно


    Я думаю, что нет такого человека, который никогда бы не слышал про хну. Некоторые разрисовывают ею руки, ноги и тело. Многие пользуются ей для окрашивания, тонирования или просто укрепления волос. Когда-то и я пользовалась ей. Это было пятнадцать лет назад, когда мама пыталась совладать с моими сухими, пушистыми и вьющимися волосами, и к качестве ухаживающего средства выкрашивала меня всем знакомой иранской хной. Та хна на моих светлых волосах давала интенсивный и насыщенный красный оттенок, они отливали на солнце рубиновым. Мелисандра нервно курит в сторонке.


    Вместе с мамой мы готовили смесь для окрашивания каждый раз по одному и тому же рецепту, чтобы исключить ошибку (хоть тогда и не слышали о воспроизводимости результатов). Но цвет получался различным. Почему так? Я задавалась этим вопросом и чесала затылок, собирая под ногтями рыжий маслянистый пигмент. Почему даже руки окрашиваются каждый раз с разной интенсивностью? Тогда у меня ответа не было, но сейчас после длительного штудирования всякой литературы, у меня есть ответ на этот вопрос.
    Запасайтесь чаем – текст будет длинный, я кратко не умею. И давайте продолжим.

Что такое хна и что есть в хне?

    Думаю, многие сейчас подумали что-то в стиле «хна — это порошок из листьев кустарника лавсония, ежу понятно» и вы правы. Но я бы хотела зайти с другой стороны. Что представляет собой хна в плане химического соединения? Не покрывайтесь холодным потом, школьную химию все, включая меня, давно похоронили и вспоминать не будем. Более того, я очень старалась написать этот текст без единой формулы, что бы никого не испугать.



    Хна, хенна или Лавсония Неколючая (Lawsonia inermis), содержит большое количество биологически активных веществ, витаминов, микроэлементов, органических кислот, фенолов, терпенов, дубильных веществ и т.д. Названия на слуху, но разбираться в них хаирманьяку не обязательно. Для волос интерес представляет только лавсон – красно-оранжевый пигмент, относящийся к классу нафтохинонов и представляющий собой 2-окси-1,4-нафтохинон (C₁₀H₆O₃).



    Кстати, вещество по структуре похоже на нафталин, которым пахнут шкафы и бабушки. Даже молекула лавсона по размеру почти как нафталиновая. При этом, лавсон чуть больше по размеру, чем молекулы аминокислот (из которых состоят белки). Это свойство лавсоновой молекулы как раз приводит к возможности изменения цвета волоса. Процесс окрашивания прост и идёт одновременно в двух направлениях: лавсон вначале оседает на поверхности волоса, а затем окрашивает внутренние слои, создавая S-образные связи с кератином волоса. Лавсон не покрывает волос плёнкой, он проникает внутрь, в структуру волоса, где соединяется с кератином и там остаётся. После установления равновесия между числом молекул в окрашивающем растворе и в окрашенном волосе, процесс прекращается. Дополнительный бонус от хны в том, что содержащиеся в хне полифенолы (являющихся дубильными веществами) изменяют и структуру волос. Дубители приглаживают чешуйки и волосы становятся более плотными и прочными, их тяжелее разорвать.

    Важно! Лавсон является довольно энергичным соединением, поэтому при нанесении смеси и на кожу головы, около 1% его проникает в глубокие слои и потом мигрирует по организму с кровью. Никакого вреда он не причиняет и быстро выводится из организма. Но на всякий случай хну не рекомендуют беременным и кормящим женщинам, а также детям. Вдруг аллергия. Тем не менее, есть один-единственный запрет на использование хны — людям с фавизмом (по МКБ-10 это D55.0 Анемия вследствие недостаточности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы).

    Лавсона в порошке хны содержится от 0,3 до 4%. Его концентрация зависит от места сбора, климата, состояния почвы, времени сбора, года, месяца, дня и даже часа, в который собирали листья лавсонии. В продаже доступна хна для мехенди и бодиарта, содержания лавсона в которой 1,7-2,4% и для окрашивания, содержащяя от 0,3 до 1,1% лавсона. Причём информация о том, что в зелёных листьях больше действующего вещества, чем в коричневых — это миф. Но из-за него почти все производители индийской хны добавляют в свой порошок зелёный краситель. Делается это для того, чтобы порошок выглядел более качественным для покупателя. Хорошая хна не обязательно зелёная.
    Возможность высвобождения лавсона и, соответственно, окрашивающая способность хны зависит от совокупности многих факторов. Если про добавление чего-то в хну для «усиления цвета» многие слышали, то вопрос про температуру никогда не поднимается. В большинстве рецептов используется «просто горячая вода». В связи с чем у меня всегда возникал вопрос – насколько горячая? Сколько градусов?

Какая нужна температура?

    Усреднёно, краситель можно получить двумя методами: долго и при низкой температуре или быстро и при высокой. Процесс при этом мало чем отличается. Лавсон из твёрдой порошковой составляющей мигрирует в жидкость. В определённый момент, количество лавсона в жидкости становится максимальным, а потом его концентрация начинает снижаться за счёт взаимодействия с кислородом воздуха и тогда хна становится всё менее и менее эффективной. Чтобы понять сколько времени и градусов необходимо хне нам поможет следующая табличка:

100°C	Если к порошку добавить кипящей воды, то состав будет готов к нанесению немедленно. Чем дольше проходит времени с момента добавления кипятка, тем больше количество окислившихся и затем разрушившихся молекул лавсона.
37-60°C	Т.к. микроволновка и духовка не пригодны для приготовления смеси из-за неравномерности прогрева, то следующий способ возможен либо с водяной баней, либо с оставлением миски со смесью на солнце. Температура должна быть в диапазоне от 37 градусов до 60, тогда смесь станет готовой в течении часа.
25°C	Для тех, у кого в комнате тепло (или на улице) — миску с хной можно оставить просто на столе, прикрыв плёнкой или крышкой. Хна при температуре около 25 градусов будет готова через 6-12 часов. Это удобно, если, например, задумали покраситься вечером после работы или днём в выходной. Утром замешал смесь, в полдень или вечером она готова.
18°C	Если в комнате прохладно или выдался промозглый (как лето в Москве) день, то смесь хны с водой, можно так же оставить в комнате/на балконе или в любом другом месте с температурой около 18 градусов. При таком раскладе смесь «созреет» через 12-24 часа. Таким образом, смесь лучше готовить вечером и и оставлять на ночь, либо за сутки до времени покраски.
4°C	Когда нет возможности заранее выкроить время на покраску хной, можно воспользоваться холодильником. Смешать смесь, закрыть крышкой или прикрыть плёнкой и убрать в холодильник. Смесь будет готова через сутки и останется действующей в срок до 7 дней.
-4°C	Если же смешать хну и сразу же убрать в морозилку, то смесь останется на грани высвобождения лавсония на неопределённый срок. Когда захочется использовать свою хну, надо будет просто достать миску и поставить размораживаться. Дальше всё согласно предыдущим пунктам – если хна размораживается в холодильнике, то готова будет только через несколько суток, если при комнатной температуре, то через сутки или меньше и т.д. Повторно замороженная хна имеет в своём составе меньше красителя. Поэтому если нужно постоянно подкрашивать волосы или ещё каким-то образом использовать постоянно большое количество смеси хны, то можно один раз смешать большое количество порошка, распределить по небольшим контейнерам (на один раз) и просто доставать и размораживать их по необходимости. В качестве ёмкостей можно использовать пакеты зип-лок, формы для льда или что-то похожее.

   На всякий случай уточню, что кипятком заливают хну только в первом случае, во всех остальных – водой комнатной температуры или вообще холодной.

    Теперь самое интересное – урок зельеварения.

Как зависят окрашивающие способности хны от кислотности раствора (pH)?

    Можно взять два одинаковых образца волос, равное количество одинаковой хны и провести эксперимент. Часть залить горячей водой, а другую лимонным соком. Думаю, что многие угадают какая окажется эффективней, но давайте по порядку.
    При взаимодействии с горячей водой, как я уже писала выше, из порошка листьев лавсонии в раствор быстро выходит лавсон, но также быстро он и окисляется. При соединении с горячим лимонным соком реакция будет вообще моментальной, поэтому такой способ не имеет никакого смысла. А вот смешивание порошка хны с лимонным соком комнатной температуры или с водой, разбавленной лимонным соком, имеет ряд преимуществ.

    Кислота проникает в целлюлозный материал измельчённых листьев хны, разрушает его и помогает дополнительному высвобождению лавсона и других соединений. Пока в смеси есть слабокислая среда и водород на углах молекулы сохраняется, то молекула существует в промежуточном своём состоянии в виде агликона (биологически активного полимера). И реакция будет идти, т.е. красящее вещество будет способным соединиться с креатином волоса. Поэтому процесс окрашивания идёт быстрее и эффективнее, а цвет получается насыщеннее и дольше не вымывается именно в кислой среде.

    Если хну смешать с очень кислой жидкостью и капнуть на волосы, то след от смеси сначала будет светлого медно-оранжевого цвета, а потом будет постепенно темнеть до рыжевато-коричневого. Если хну смешать с жидкостью, которая имеет нейтральный pH, то след от смеси будет средне-оранжевого цвета и потом он потемнеет лишь слегка.
    Думаю, что самыми популярными добавками для смесей хны являются разнообразные напитки: чай, кофе, какао, фруктовые и овощные соки, кисломолочные продукты, вино и множество других. Остановимся на фруктовых соках для начала – привычный лимон присутствует чуть ли не в каждом первом рецепте смеси для окрашивания волос.



    Фруктовые соки, с их различным уровнем pH, различным видом и концентрацией кислот, антиоксидантов, пигментов и ферментов немного влияют на тон, насыщенность и окисляемость лавсона с хризофановой кислотой на волосах.
    Однако, фруктовые соки – это химический комплекс, с очень переменным составом, и каждый вид сока содержит много различных кислот, ровно, как и всяких ферментов и пигментов. Они разнятся по цене, по запаху и текстуре, по-разному ведут себя в смесях со хной. Цвет сока так же различным образом влияет на получаемый цвет, закономерностей особо нет: сок черники не сделает хну более голубой, а чай не сделает её более коричневой. Можно перебирать множество вариантов, ограниченных только бюджетом и воображением, чтобы найти идеальный вариант смеси для себя. Это может занять всю жизнь, поэтому оставим такую практику наиболее любопытным, а сами пройдёмся по основным применяемым.

    Сок цитрусовых в смеси изначально даёт светлый цвет, который потом темнеет и не смывается долгое время, не блёкнет.



    Лимонный сок имеет pH = 2,2-2,4. При смешивании хны с лимонным соком, след на волосах сначала получится светлого оранжевого цвета и постепенно потемнеет до рыжевато-коричневого. Лимонный сок пригодится тем женщинам, которые имеют тёмные, но седеющие волосы. Если просто добавить лимонный сок в хну и оставить смесь на волосах на ночь (для наилучшей насыщенности), то серый цвет волос будет практически не заметен, а на солнце волосы будут мерцать красивым тёмно-красным оттенком. После такой процедуры с большим количеством лимонного сока, волосы будут ощущаться сухими и даже немного хрустящими, но на самом деле они не являются повреждёнными. Это хрустящее ощущение вызвано тем, что кератин соединился с лавсоном, и это приподняло чешуйки волоса. Через несколько помывок это ощущение уйдёт, но если чувство хрустящих волос доставляет сильное неудобство – можно промыть волосы с кондиционером или воспользоваться методом ко-вошинга.



    Сок лайма имеет один из самых низких pH = 1,8-2,0 и может вызывать болезненные фототоксические реакции. В начале, волосы, окрашенные смесью хны и лаймового сока имеют очень светлый оттенок, но он постепенно потемнеет до самого тёмного среди всех кислотных смесей. Сок лайма очень часто вызывает раздражение кожи, поэтому лучше всё-таки использовать его с большой осторожностью и в разбавленном виде.



    Сок апельсина наименее кислотный из всех, его pH = 3,0-4,0, поэтому он не даёт такого эффекта, как лимон и лайм. Однако, несмотря на такие значения pH и большое содержание сахаров, его использование возможно.



    Если у вас нет желания контактировать с цитрусовыми по какой-либо причине (например, при наличии аллергии или светлой/тонкой кожи и т.д), то можно использовать лимонную кислоту. Добавьте её в жидкую составляющую своей смеси из расчёта ~1 чайная ложка без горочки на 100 грамм хны. Лимонная кислота не содержит эфирных масел, ферментов, пигментов и т.д., только чистая кислота. Это поможет избежать возможных раздражений, но при таком использовании есть свои отрицательные моменты – цвет не будет так сильно темнеть как при использовании цитрусовых соков и цвет будет более светлый и яркий. Но для кого-то это будет только плюсом! Кстати, использование лимонной кислоты делает результаты окрашивания более воспроизводимыми и предсказуемыми. Если есть одна большая партия хны, то каждая покраска ею с лимонной кислотой будет давать одинаковый цвет, только тон будет становиться темнее.

    Теперь некоторые другие жидкости и добавки.



    Амла (emblica officinalis) это дикий крыжовник, который произрастает в Южной Азии. Порошок амлы имеет pH ≈ 3,5 и содержит в своём составе галловую кислоту, эллагиновую кислоту и аскорбиновую кислоту. Добавление 25 грамм порошка амлы к 100 граммам порошка хны позволит использовать смесь без лишних ингредиентов – при таком способе не нужны никакие дополнительные кислоты. Галловая кислота из амлы даёт в смесях с бесцветной хной (кассией), обычной хной (лавсонией) и смесях хны с индиго пепельный оттенок. Кислоты из амлы взаимодействуют с кератином, ослабляют водородные связи в нём, но потом они восстанавливаются, правда, немного дальше от оси. Это позволяет сделать волосы более объёмными и увеличить поглощение индиго. Поэтому смеси из хны с индиго и амлой дают значительно более тёмные и пепельные оттенки волос.



    Уксус есть на каждой кухне – яблочный, виноградный или хотя бы эссенция. И если последний дешёвый и его можно купить много, то, например, бальзамический уксус довольно дорогой. Тем не менее, весь уксус содержит уксусную кислоту и имеет pH = 2,4. При добавлении уксуса в хну, смесь после окрашивания даст на волосах более коричневатый оттенок. Поэтому для тех, кто хочет избежать излишней рыжины, уксус – хороший вариант. Единственная проблема в его использовании в том, что уксус имеет довольно неприятный запах.



    Если вы вдруг заготовили летом клюкву или клюквенный сок, или просто купили концентрат клюквенного сока в магазине, то можете его использовать для своей смеси. Клюквенный сок имеет pH = 2,3 и содержит хинную, яблочную и лимонную кислоты. Он достаточно кислый, что бы в смеси с хной выделилось достаточное количество лавсона. Однако, клюквенный сок не даст красного оттенка на волосах – да, он содержит природные антоцианы, но они никак не влияют на цвет. Немного другой оттенок позволяют получить антиоксиданты, которые присутствуют в составе клюквенного сока. Благодаря им цвет волос после окрашивания темнеет лишь чуть-чуть, не превращаясь в коричневый и оставаясь в середине красного диапазона.



    Яблочный сок содержит яблочную кислоту и имеет pH = 3,4. Его удобно использовать, т.к. это один из самых доступных соков. Плюс он не аллергенный и не агрессивный, хоть и кислый. Яблочный сок содержит ферменты, которые разрушают целлюлозный материал хны немного лучше, чем некоторые другие соки, поэтому цвет может получится ярче и насыщеннее. Из минусов использования – сок довольно липкий из-за содержания фруктозы и пектина.



    Кофе имеет pH около 5, поэтому его нет смысла добавлять в смесь хны. Он не даст выделиться достаточному количеству лавсона и не будет давать коричневый оттенок. Кроме того, кофе содержит кофеин, который трансдермальный, т.е. проникает в организм через кожу. Если вы чувствительны к кофеину, то такая смесь вызовет головную боль и иногда даже тремор рук.



    Вино имеет pH около 3,5, но его не стоит смешивать с хной, потому что оно так же не даст тёмно-красного цвета. Да, оно имеет в своём составе антоцианы, но есть более приятные и полезные источники оного. Если вы делаете смесь на вине потому что нравится запах, то почему нет. Приятная процедура – успешная процедура!



    Кефир или йогурт имеют pH около 4, но их не стоит использовать по другой причине. Молочные продукты богаты белком, который будет препятствовать проникновению лавсона внутрь волоса. Если есть цель получить более светлый цвет, то использование кисломолочных продуктов оправдано. Для тех, кто хочет насыщенный цвет, использование йогуртов и кефира не будет иметь никакого практического смысла.

    Для отчаянных экспериментаторов добавлю список pH разных продуктов:

Какие ещё существуют способы повлиять на цвет хны?

    Лавсан является гидрофобным, т.е. его молекула старается избегать молекулы воды. Поэтому-то вода является только средой и не соединяется с молекулами лавсана. Для наилучшего взаимодействия лавсана с кератином волоса можно позвать таких же гидрофобных помощников – эфирные масла с большим содержанием терпенов. Терпены — это углеводороды и по сути, углеводородные растворители. Содержатся в смолах и бальзамах, например, скипидар является смесью терпенов и терпеноидов. Но добавлять скипидар в хну очень дурная затея, лучше совместить приятное с полезным и взять ароматные эфирные масла!
    Одно из самых действенных веществ для помощи лавсону – терпинеол. Он бывает трёх типов: α-терпинеол с запахом сирени, β-терпинеол с запахом гиацинта и γ-терпинеол с запахом розы. Тирпениол содержится во многих эфирных маслах, особенно много его в хвойных, цитрусовых и некоторых других. Помимо него, схожим действием обладают гераниол, цинеол, кедрол, линалоол, эвгенол и цитронеллол. Например, самыми эффективными и при этом безопасными являются масла чайного дерева, каяпута, равенсары, лаванды, герани, кардамона или кипариса.



    Чуть ниже содержание эффективных для хны терпенов у эфирных масел нероли, сосны, можжевельника, тимьяна, розмарина и майорана. Эфирные масла гвоздики, корицы и чёрного перца так же могут быть полезными, однако, они часто вызывают раздражение кожи и их надо использовать крайне осторожно. Стоит их проверять заранее на сгибе руке, чтобы в последствии не получить дерматит.Эфирное масло имбиря усиливает кровообращение, но вот на цвет окрашивания оно никак не влияет. Зато его полезно добавлять в маски из хны.



    Ни в коем случае не стоит использовать камфору или камфорное масло, т.к. оно проникает сквозь кожу и может вызвать неприятные побочные эффекты или даже отравление.

Что в итоге?

    Надеюсь, что этот пост будет полезен с точки зрения простой бытовой химии. Понять какие процессы происходят в миске с хной и как их представить себе в общем виде. Возможно, он прольёт свет на то, почему некоторые эксперименты с хной оказывались не совсем удачными. И не воспроизводимыми.
    Не уверена, что пост несёт какую-то радикально важную информацию для тех, кто давно использует хну и смеси на её основе для окрашивания – у них давным-давно есть свои любимые и проверенные рецепты. И если посмотреть на эти рецепты сквозь призму новых знаний, то понятно почему те рецепты так любимы, и почему они такие действенные. Люди пришли к ним практическим путём, испробовав всё на своих волосах, а это самый эффективный способ подобрать что-то под себя на все сто процентов! И я искренне восхищаюсь вами, девушки! Вы такие большие молодцы! Вы делитесь информацией в постах, показываете свои волосы, как и на чём завариваете хну, какую берёте и почему, отвечаете на вопросы и просто вдохновляете! Именно благодаря вашим примерам, я начала искать информацию про хну и со временем это вылилось в настоящий пост.

    Спасибо за внимание!

    А теперь настала моя очередь попрактиковаться с окрашиванием хной!

Все картинки найдены в открытом доступе на pinterest.com и принадлежат их владельцам.