中国报告大厅网讯，染发已成为当下人们追求美的重要方式，部分人通过多彩发色紧跟时尚潮流，部分人则借助染发遮盖白发，应对年龄增长、疾病或先天缺陷带来的发色问题。随着人口结构逐步向老龄化倾斜，染发剂的市场需求持续攀升。目前市面上的染发剂主要分为永久型染发剂和暂时型染发剂，其中永久型染发剂应用最为广泛，但因其存在致敏性、致突变性和生殖毒性等问题，国家对其使用制定了严格标准。为解决传统染发剂的弊端，植物型染发剂、仿生色素型染发剂和生物染料型染发剂成为当前染发剂领域的研究热点，且植物型染发剂与生物染料型染发剂已逐步实现商业化应用，推动染发剂行业向更安全、环保的方向转型。

  一、染发剂市场主流产品类型：染色原理、使用现状及行业标准

  当前市面上流通的染发剂主要包括永久型染发剂和暂时型染发剂两大类，其中永久型染发剂凭借持久的染色效果占据主导市场，但同时也存在显著的安全隐患，暂时型染发剂则因色牢度不足限制了其应用场景。

  (一)永久型染发剂：染色机制、成分特点及安全风险

  永久型染发剂的核心染色原理是借助染料中间体与偶合剂，在氧化剂作用下发生偶合反应，形成大分子染料附着于头发上。其染料中间体主要包含对苯二胺、对氨基苯酚等苯酚类或苯胺类物质。头发丝由表皮层、皮质层和髓质层构成，表皮层的毛鳞片起到保护作用，皮质层含有的真黑色素和类黑色素决定头发颜色，髓质层则负责抵御紫外线。永久型染发剂作用时，碱剂使毛鳞片打开，双氧水等氧化剂与染料小分子进入皮质层和髓质层，通过氧化、偶合、缩合等反应生成大分子染料，待头发 pH 恢复正常、毛鳞片闭合后，染料大分子被锁定，实现持久染色。

  但永久型染发剂存在明显安全风险，其含有的对苯二胺等有毒小分子会进入头发髓质层，与人体接触后可能引发致敏性、致突变性和生殖毒性，不可频繁使用。根据相关行业标准，化妆品准用染发剂共列出 75 项，其中可用于氧化型染发产品的中间体有 66 项，分为 44 类。这些中间体染色后以黑色、棕色及深棕色为主，棕色系可用中间体最多，能染黑的中间体有对苯二胺类、间氨基苯甲酚类等 7 个类别，能染棕色至深棕色的有 2,4 - 二氨基苯氧基乙醇、4 - 氨基间甲酚等 20 个类别。橙色系、蓝色系、粉红色系和黄色系中间体种类较少，但通过复配可实现多样发色。此外，还有羟丙基双(N - 羟乙基对苯二胺)、羟苯并吗啉等 6 类不直接显色的中间体，可与苯酚类或苯胺类物质偶合呈现深棕色、黑色和金黄色等日常发色。

  (二)暂时型染发剂：成分特性、染色效果及应用局限

  暂时型染发剂主要采用 Cl 77499(主要成分为铁黑)、Cl 77492(主要成分为黄色氧化铁)等无机染料作为核心成分，这类染发剂毒性较低，操作简便，但由于染料与头发之间无稳固作用力，遇水易掉色，颜色持久度不足，仅适用于特定场合临时使用。

  传统染发剂存在的诸多问题，如永久型染发剂毒性较大、操作时间长，暂时型染发剂色牢度不够等，推动低刺激、低毒的新型染发剂成为行业研究重点。

  二、新型染发剂研究方向：三大品类技术现状与染色特性

  针对传统染发剂的弊端，国内外科研力量聚焦低刺激低毒染发剂的研发，根据原料差异，主要形成了植物型染发剂、仿生色素型染发剂和生物染料型染发剂三大研究方向，各类染发剂在染色原理、成分特点和应用效果上各具特色。

  (一)植物型染发剂：原料来源、染色原理及色系成果

  植物型染发剂是利用植物提取的活性物质实现头发上色的染发剂，目前常用的植物原料来自何首乌、五倍子、生姜、橡子壳、核桃的根、茎或果实等。其显色原理为金属络合，植物提取液经处理后产生显色基团，金属离子与这些基团及头发上的部分基团发生络合反应，使显色物质固定在头发上。以姜黄素型染发剂为例，姜黄素分子可直接渗透头发内部，与头发蛋白质形成氢键着色，在合适浓度亚铁离子作用下，染发颜色加深，色牢度显著增强，这是因为金属离子与头发、姜黄素基团形成了配位键。

  植物型染发剂分子量较大，通常仅停留在头发表皮层和皮质层，安全性较高，且许多植物活性成分具有修复和保护头发的作用，色彩也更为丰富，未来有望替代永久型染发剂，但目前亟需解决的技术难点是如何以绿色环保的方式加工植物提取液。

  在研究实践中，不同植物提取液与不同金属离子络合可产生多种色系，满足日常染发需求，具体分类如下：

  浅黄色系：五倍子 + Al³⁺、茶多酚 + Al³⁺、核桃树皮 + Ca²⁺、核桃树皮 + Mg²⁺、核桃树皮 + Al³⁺、核桃树皮 + Zn²⁺、N - 芦丁 + Al³⁺、N - 芦丁 + Zn²⁺

  红色系：指甲花醌 + Ca²⁺、指甲花醌 + Al³⁺、高粱红 + Ca²⁺、高粱红 + Al³⁺、高粱红 + Zn²⁺、高粱红 + Mg²⁺

  黄色系：姜黄素 + Fe²⁺、姜黄素 + Fe³⁺、姜黄素 + Nd³⁺、橡子壳 + Al³⁺、橡子壳 + Zn²⁺

  绿色系：核桃树皮 + Cu²⁺、橡子壳 + Fe²⁺、N - 芦丁 + Cu²⁺

  蓝色系：靛蓝 + Ca²⁺、靛蓝 + Al³⁺

  棕色系：高粱红 + Fe²⁺、高粱红 + Fe³⁺、五倍子 + Ca²⁺、五倍子 + Mg²⁺、五倍子 + Zn²⁺、核桃树皮 + Fe³⁺、核桃树皮 + Fe²⁺、N - 芦丁 + Fe²⁺、N - 芦丁 + Fe³⁺

  黑色系：五倍子 + Fe³⁺、五倍子 + Fe²⁺、茶多酚 + Fe³⁺、茶多酚 + Fe²⁺、橡子壳 + Fe³⁺、芦丁 + Fe³⁺、板栗壳 + Fe³⁺

  植物型染发剂成分低毒低刺激、研究方向多样、色系丰富且成本相对较低，部分物质还具有护发效果，成为最受科研关注的染发剂类型。

  (二)仿生色素型染发剂：成分构成、显色机制及研究进展

  仿生色素型染发剂是利用氨基酸或蛋白质模拟黑色素和真黑色素的合成过程实现头发着色的染发剂，核心成分多为氨基酸或蛋白质，常见染色中间体有酪氨酸、多巴胺、蜣螂黑色素等。

  这类染发剂的显色原理主要包括氧化聚合和金属螯合两种。多巴胺、酪氨酸和 5,6 - 二羟基吲哚(DHI)等物质在不同酶或氧化剂作用下发生氧化反应，生成具有高反应活性的邻二醌类或半醌类物质，这些物质可自发聚合形成颜色较深的大分子;在金属离子存在时，染料分子还会与金属离子发生配位作用，使颜色更深。染料分子与头发的作用方式分为共价作用和非共价作用：黑色素小分子可与头发蛋白表面的氨基、巯基发生反应形成共价键，或通过预枝接与头发巯基形成新的二硫键，这种方式可实现水洗 30 次不褪色，色牢度较高;同时，染料的聚体或单体还可通过金属离子螯合、氢键形成和 π-π 堆积等非共价作用沉积在头发表面，这也是此类染发剂的主要附着方式。

  研究表明，在中性温和条件下，酪氨酸酶可将酪氨酸、酪胺及其衍生物快速催化氧化成黑色素并附着在头发上;不同酪氨酸衍生物在酶催化氧化条件下可产生从橙黄色到黑色的染料，外消旋体酪氨酸反应活性更好，在温和条件下可实现黑色和红褐色染发效果。此外，在酪氨酸羟化酶和 Fe³⁺存在时，多巴胺可氧化成纳米级聚多巴胺(PDA)色素着色;通过硫酸铜和过氧化氢协同催化多巴胺聚合，可在头发表面形成 PDA 涂层，5 分钟内即可完成染色，且水洗 30 次不褪色;通过高碘酸钠诱导真黑素样 PDA 和类褐黑素 PDA / 半胱氨酸共沉积，可实现多色、低毒性染发效果;多巴胺在碱性条件下通过空气中氧气自氧化，或在漆酶催化下氧化聚合生成 PDA 黑色素，均能实现良好染发效果，且色牢度较高。通过胱氨酸或透明质酸预枝接，可增强 PDA 与头发的相互作用，使染色更均匀、色牢度更高;利用 DNA 酶加速多巴胺聚合，可在中性条件下 30 分钟内将头发染成黑色;多巴胺在紫外线照射下产生的光碱发生器(PBG)可加速其原位氧化聚合，调整多巴胺和 PBG 比例、多巴胺浓度及光照时间，可实现从浅棕色到黑色的多种发色，且染色后头发耐洗性和抗静电性能优异。另外，5,6 - 二羟基吲哚(DHI)和 5,6 - 二羟基吲哚 - 2 - 羧酸(DHICA)在弱碱性条件下通过空气氧化产生黑色素，可将头发染成黑色;DHI 在碱性条件下非酶自发氧化也可实现自然黑色染发效果;蜣螂黑色素氧化、藻蓝蛋白与 H₂O₂混合、乌贼墨囊提取色素修饰后，均能实现相应的染发效果。

  仿生色素型染发剂成分与人体真黑色素或黑色素分子结构相似，生物相容性较好，分子结构中的酚羟基使其具有一定粘附性，色牢度高，应用前景广阔。但这类染发剂存在聚合过程较慢、原料成本较高的问题，且染发过程中使用的生物酶、金属离子和氧化剂等是否对人体有害，仍需进一步研究解决。

  (三)生物染料型染发剂：核心成分、着色原理及市场应用

  生物染料型染发剂是可直接使生物体着色的染发剂，主要成分包括氨基醌类染料、碱性染料、酸性染料等，这些成分携带正电荷基团，可与带负电荷的头发丝发生作用实现染色。其着色原理为正负电荷吸附作用，头发纤维上蛋白质携带的负电荷基团与染料分子上的正电荷基团形成离子键，使染料附着在头发表皮层和皮质层。

  在研究应用中，通过碱性染料与硝基苯酚类染料复配，可形成黑色染液，有效解决染料易掉色问题;将不同碱性染料复配，可研发出多种颜色的染发剂，且染色强度较高;蒽醌类染料和碱性染料调配的黑色染料，可解决其他染发剂染色不匀的问题。这类染发剂通常仅停留在头发皮质层，不渗透进毛髓质层，对人体健康影响较小，且染色时间短、原料易得、价格便宜，目前已实现市场化售卖和使用。但需要注意的是，部分生物染料属于苯胺类物质，长期接触是否会对人体产生危害，目前尚无直接证据证明。

  三、新型染发剂产品开发：技术路径与产品形态创新

  在植物型染发剂、仿生色素型染发剂和生物染料型染发剂的研究基础上，科研人员进一步推进产品开发，三类染发剂均已达到半永久型染发剂水洗 6-12 次不褪色的要求，为提升使用便捷性，洗染一体洗发水成为重要的产品开发方向。

  (一)植物型染发剂：产品配方、提取工艺及洗染一体开发

  植物型染发剂通常分为染料基质与含金属离子的基质两剂。染料基质主要成分包括表面活性剂、溶剂、天然植物染料、抗氧化剂、增稠剂、抑制剂、螯合剂和香精等，其中天然植物染料是核心成分。目前工业生产中植物色素的提取方法主要有四种，各有优劣：

  水浸提取法：传统简易方法，操作简便、成本低，但仅适用于色素水溶性植物，提取色素种类少，目前用于提取高粱红、橡子壳色素等;

  有机溶剂提取法：可提高植物染料溶解度，提取率较高，适用于有效成分难溶于水的植物原料，但有机溶剂成本高、挥发和回收不易控制，存在安全风险，目前用于提取胡桃醌、冬青叶色素、芦丁色素等;

  超声波辅助提取法：将植物与溶剂混合后利用超声波加速染料提取和扩散，提取效率高、时间短、操作简便，但设备成本高，需精确控制超声时间，目前用于提取姜黄素、五倍子、板栗壳色素等;

  微生物发酵法：通过微生物发酵将植物染料成分转化为可溶性物质后提取，目前用于提取靛蓝、橘皮色素等。

  含金属离子的基质主要成分包括金属离子对应盐类、氨基酸、增稠剂、螯合剂等，氨基酸可打开头发二硫键，帮助植物色素进入头发内部，且基质不含双氧水等损伤头发结构的物质，安全性较高。使用时，先将染料基质均匀涂抹在头发上，一段时间后覆盖含金属离子的基质，反应完全后洗净即可上色。将月桂醇聚醚硫酸酯钠(AES)等洗发水主要成分加入含金属离子的基质中，可复配出操作简便的洗染一体洗发水。

  (二)仿生色素型染发剂：专利研发、产品配方及技术瓶颈

  目前市面上尚未出现仿生色素型染发剂产品，但科研人员已启动产品研发并申请相关专利。部分专利技术包括：将 DHI 及 DHICA 与烷基糖苷混合制得黑色素前体复合物，加入助剂制成色牢度较高的染发产品;将 DHICA 与纳米二氧化硅混合复配，研发安全性高、耐洗的染发产品;以多巴胺和过氧化氢为原料，加入不同金属离子复配彩色染发剂;将多巴胺与金属螯合剂混合，制备可在温和条件下染发的产品。

  仿生色素型染发剂产品主要分为染料基质与含氧化剂的基质两剂。染料基质包含表面活性剂、溶剂、抗氧化剂、增稠剂、抑制剂、仿生色素中间体、螯合剂和香精等;含黑色素合成促进剂(通常为氧化剂或生物酶)的基质主要成分包括黑色素合成促进剂和 pH 调节剂。这类染发剂用量少即可上色，成本可控，使用时需先涂抹染料基质，再覆盖含氧化剂的基质，反应后洗净即可。目前，仿生色素型染发剂染色后色牢度较高，符合半永久型染发剂要求，部分配方在含黑色素合成促进剂的基质中加入洗发水成分，复配成洗染一体洗发水。

  但这类染发剂存在明显技术瓶颈：因基于头发黑色素和真黑色素合成设计，通常仅能染出黑色或棕黑色;仿生色素聚合过程较慢，染色时间较长;多数研究采用高碘酸钠等氧化性较强的物质加速聚合，但其对头皮刺激较大，因此这类染发剂目前仍处于研究开发阶段，虽有专利但尚未进入市场。

  (三)生物染料型染发剂：配方优化、洗染一体开发及市场进展

  生物染料可直接附着在头发上染色，常规情况下加入抗氧化剂、增稠剂、抑制剂、螯合剂、防腐剂和香精即可使用。为满足消费者对操作简便、上色快速产品的需求，目前研究重点是将生物染料与洗发水或护发素复配，制备兼具洗发或护发功能的多功能染发产品。

  洗染一体洗发水的制备流程为：首先采用成本较低的冷配法，将 AES、调理剂、增稠剂、螯合剂、缓冲剂、香精等复配成稳定的洗发水体系;然后将一种或多种生物染料溶解于丙二醇或水中配成染液;最后将染液与洗发水复配，调节 pH 至 6-8，即可形成成品。使用时，取 2-3mL 产品均匀涂抹在头发上并揉搓起泡，等待 1-2 分钟后洗净，即可实现头发着色。生物染料型染发剂操作简便、上色快，目前已逐步投入市场，成为染发剂研究的热门方向。

  四、染发剂行业发展前景与展望：趋势方向与现存挑战

  中共报告大厅《2025-2030年中国染发剂行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》指出，随着消费者健康与环保意识的不断增强，天然植物染发剂及无氨、无苯类染发剂产品成为行业研究热点，技术创新为新型染料应用于头发改性提供了可能，产品功能多样化和消费者对个性化发色的需求，成为染发剂研究与发展的重要驱动力。

  除了植物型、仿生色素型和生物染料型三类染发剂，以石墨烯为代表的无机材料染发研究也曾受到关注，虽后续研究较少，但为新型染发剂开发提供了新思路，未来随着科研不断深入，更多新型染发产品将逐步推向市场，为消费者提供更多选择。

  目前，新型染发剂在色牢度、产品色彩多样化和初步安全性评估方面已能满足消费者需求，但在行业快速发展的同时，新型染发原料的应用也带来了诸多安全性问题。例如，茶多酚作为具有心血管保护、糖代谢调节和抗衰老等功效的植物活性成分，在染发过程中会发生氧化反应，但其反应过程对皮肤刺激性是否较低、生成的新物质是否对人体有害，尚未得到深入研究;姜黄素、五倍子、板栗壳色素、橡子壳色素等在染发时使用金属离子改色或固色，但金属离子使用是否存在生物安全性问题，仍缺乏相关研究;利用酶催化氧化多巴胺可实现温和条件下染发，但目前尚无充分研究证明不同类型酶对人体健康无害。

  总体而言，当前染发剂研究在染色效果、色牢度与多功能化方面取得了显著成果，部分研究成果已从实验室走向实际应用，但新型染发剂仍需通过多学科交叉融合，突破安全性等核心问题。未来，随着染发剂研究的不断深入，将推动染发剂从 “化学修饰” 向 “智能健康” 转型，实现染发行业的可持续发展。