人的头发是具有多种颜色的，这跟所处的地域、种族、遗传、饮食习惯等有关，差别较明显。白种人的头发多数是棕色或淡黄色；黑种人的头发多数是深褐色；黄种人黑色发较多，但还有深浅的不同。
头发颜色的形成和变化，主要是头发的组成成分在起作用。它受所含色素的量、有否空气泡及毛表皮构造等因素的影响。
毛根部的毛球细胞并不含黑色素，但毛球上方的细胞内含有色素。毛乳头顶面邻接毛球之处有许多大细胞，是随毛胚由表皮来的树枝状色素细胞，其树状突起分散伸出到毛皮质、髓质的未分化细胞之间，产生的黑色素顺着突起转移给所接触的细胞，使毛皮质、髄质都有了色素。人的毛发以皮质为主，中心部位有少量髄质，故毛发黑色的深浅主要决定于皮质中黑色素的量以及其细胞内存在的气泡。皮质中黑色素越多，细胞之间气泡越少，头发颜色就越黑；相反黑色素量少、气泡多，由于气泡产生光的反射，使毛发的颜色变淡以至成花白。
毛发的色调主要由两种色素构成：真黑素和褐色素。呈现棕黑色的为真黑素，浅色或红色的为褐黑素。真黑素由酪氨酸，多巴、多巴胺等物质合成，位于卵圆形的黑素体中；褐黑素为一种红和黄的含硫的黑素，是真黑素合成的中间产物，位于球形黑素体中。调节黑素合成的因素均可对毛发颜色产生显著影响。
毛发所含微量元素对毛发颜色也产生一定影响。含有等量的铜、铁和黑色素的头发呈黑色；含镍量过多的头发变灰白色；含钛量大的头发呈金黄色；含钼多的头发呈赤褐色；含铜和钴多的头发呈红棕色；含铜过多的头发呈绿色；含过多的铁或严重缺乏蛋白质的头发呈红色。暴露部位的毛发可被阳光漂白，黑发可变成红褐色，棕色毛发可变为近白色。
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