Hiérarchie des agents de refroidissement : Quand utiliser le WS-3, WS-5 ou WS-23 dans la formulation avancée d’e-liquide

Auteur : Équipe R&D, CUIGUAI Flavoring

Publié par : Groupe Guangdong Saveur Unique

Dernière mise à jour :10 janvier 2026

Illustration des sites récepteurs des agents de refroidissement

Introduction : L’évolution de la “glace” dans l’industrie du vapotage

Aux premiers balbutiements de l’industrie du vapotage, la notion de “refroidissement” était monolithique. Elle débutait et se terminait avec la Menthe (Mentha arvensisou synthétique l-MentholPendant des décennies, la menthol était l'additif standard dans les produits du tabac combustible, prisée pour sa capacité à anesthésier la gorge et à masquer la rudesse de la fumée. Naturellement, elle s'est infiltrée dans les premiers e-liquides. Cependant, à mesure que l'industrie évoluait, passant de simples « cig-a-likes » à des modifications de systèmes ouverts complexes, puis finalement aux dispositifs sub-ohm à haute puissance et aux pods jetables à forte teneur en nicotine d'aujourd'hui, les limites de la menthol sont devenues manifestement évidentes.

Le menthol n’est pas simplement un agent rafraîchissant ; c’est une saveur à part entière. Il possède un profil distinct, puissant, mentholé, riche en terpènes, avec une touche légèrement camphrée. Si cette caractéristique se prête admirablement aux saveurs de menthe, de tabac ou de bonbons, elle constitue un cauchemar de formulation pour des profils plus délicats. Tentez de créer un “Cheesecake à la fraise” ou une “Crème vanille chaude” en utilisant du menthol pour apporter une sensation de fraîcheur, et vous détruirez inévitablement le profil aromatique. Les notes mentholées entrent en conflit avec les éléments pâtissiers, produisant une expérience sensorielle dissonante que les consommateurs rejettent.

Cette limitation a engendré la demande de « refroidissement discret »—des agents capables de déclencher la sensation physiologique de froid sans transmettre d'odeur ou de saveur caractéristique. Voici la série d'amides WS. Initialement développés par Wilkinson Sword dans les années 1970 pour les mousses à raser afin d'offrir une sensation de fraîcheur sans l'odeur forte de la menthe, ces composés—notamment WS-3, WS-5 et WS-23—sont devenus la pierre angulaire de la catégorie moderne « Ice » dans le vapotage.

Aujourd'hui, le segment du marché « Ice » est sans doute le plus vaste dans l'industrie mondiale du vapotage, notamment dans le secteur des pods jetables. Cependant, la popularité de ces agents a entraîné une banalisation de leur utilisation. Nombreux sont les formulateurs qui les considèrent comme des poudres blanches interchangeables, aboutissant à des produits soit trop froids, chimiquement amers, ou sujets à la cristallisation.

En tant que fabricant d’arômes spécialisés, nous sommes convaincus que la différence entre un vapotage « correct » et un vapotage « premium » réside souvent dans l’ingénierie thermique du liquide. Cet article constitue un guide technique définitif des « Trois Grands » agents de refroidissement, explorant leurs structures chimiques, leurs mécanismes physiologiques et leurs scénarios d’utilisation optimale pour vous aider à maîtriser l’art de la hiérarchie du froid.

Section 1 : La physiologie du froid – Comprendre TRPM8

Pour maîtriser l'utilisation de ces substances, il est essentiel de comprendre d'abord comment le corps humain perçoit le « froid ». Curieusement, la sensation de froid induite par ces agents est une illusion. La température des tissus ne baisse pas réellement. Au contraire, ces molécules interagissent avec un canal ionique spécifique dans les neurones sensoriels, connu sous le nom de TRPM8 (Transient Receptor Potential Melastatin 8).

Le canal TRPM8 constitue le principal transducteur moléculaire de la somatosensation du froid chez l'humain. En conditions physiologiques normales, TRPM8 s'active lorsque la température ambiante descend en dessous d'environ 26°C (78,8°F). Lorsqu'il est activé, le canal s'ouvre, permettant une entrée d'ions Calcium (Ca2+) et Sodium (Na+) dans la cellule nerveuse. Cette dépolarisation déclenche un potentiel d'action—un signal envoyé au cerveau qui est interprété comme « froid ».

Les agents de refroidissement tels que le menthol et la série WS agissent comme des agonistes pour ce récepteur. Ils se lient au canal TRPM8 et abaissent le seuil de tension nécessaire à son activation. En substance, ils trompent le nerf en lui faisant déclencher le signal de « froid » à la température corporelle (37°C), envoyant ainsi un message de fraîcheur au cerveau alors que les tissus restent chauds.

La distinction cruciale pour les formulateurs réside dans le fait que les récepteurs TRPM8 ne sont pas répartis de manière homogène dans la cavité orale et respiratoire. Leur densité varie selon la langue, le palais dur et mou, le pharynx et l'œsophage supérieur. De plus, différents agents rafraîchissants possèdent des affinités de liaison et une lipophilicité (solubilité dans les graisses) variées, ce qui influence leur parcours avant de se fixer et leur durée de fixation.

• WS-23est très hydrophile (relativement parlant) et se lie rapidement aux récepteurs de la partie antérieure (avant) de la langue.
• WS-3est plus lipophile, ce qui lui permet de contourner les récepteurs précoces et de s'ancrer plus profondément dans la muqueuse de la gorge.
• WS-5se lie avec une affinité extrême, saturant les récepteurs du palais et de la gorge pour un effet d'une intensité remarquable.

Comprendre cette « cartographie des récepteurs » est la clé pour créer une expérience de refroidissement à spectre complet.

Citation 1 :Le mécanisme d’activation de TRPM8 par les agents rafraîchissants est détaillé de manière approfondie dans des recherches publiées par le Centre national d’informations biotechnologiques (NCBI), notamment dans des études sur les « Canaux TRP et la thermosensation », qui expliquent comment des agonistes comme le menthol et l’iciline modulent l’ouverture dépendante de la tension.

Section 2 : Profil détaillé – WS-23 (la norme moderne)

Chemical Name:N,2,3-Triméthyl-2-isopropylbutanamide CAS Number: 51115-67-4 FEMA Number: 3804 Appearance:Poudre cristalline blanche Melting Point: 60-63°C

Le WS-23 domine actuellement le marché du vapotage, notamment dans les catégories fruitées et de boissons. Contrairement au WS-3 et au WS-5, qui dérivent structurellement du menthol (avec l'anneau p-méthane), le WS-23 possède une structure aliphatique (chaîne ouverte). Cette différence structurelle est profonde : elle élimine totalement la saveur « mentholée ».

1. Caractéristiques sensorielles

Le WS-23 est unique car sa sensation de fraîcheur se ressent principalement dans front of the mouth and on the tongueIl présente une apparition rapide — vous le ressentez presque immédiatement à l'inhalation — et une disparition relativement courte. Il laisse le palais propre. Plus important encore, il possède zero throat hitIl n'irrite pas le pharynx ni ne provoque le réflexe de toux souvent associé à des niveaux élevés de menthol ou de WS-3.

2. Stratégie d’application

Parce qu’il agit sur la langue (où se trouvent les papilles gustatives) sans irriter la gorge, le WS-23 constitue la garantie la plus sûre pour la fidélité des saveurs.

• Fruit Profiles:Dans les saveurs fruitées à note unique telles que Mangue, Pastèque ou Blue Razz, le WS-23 est indispensable. Il procure la sensation de fraîcheur d’un fruit sorti du réfrigérateur, sans masquer la subtilité des notes d’éthyl maltol ou d’esters fruités.
• High-Nicotine Salts:Dans les dispositifs jetables contenant entre 20 mg/ml et 50 mg/ml de nicotine, celle-ci procure déjà une forte sensation en gorge. Ajouter du WS-3, qui stimule également la gorge, peut rendre la vapoteuse désagréablement agressive. Le WS-23 refroidit la vapeur sans accentuer cette sensation, rendant la vapeur à haute teneur en nicotine plus douce et plus agréable.
• Usage Rates:L’utilisation standard varie de 0,5 % à 3,0 % (d’une solution à 30 %). Dans les dispositifs jetables “Super Ice”, les niveaux peuvent atteindre près de 5 %, ce qui frôle la limite de solubilité.

3. L’avertissement sur la solubilité

Le WS-23 est très soluble dans l'éthanol et le Propylène Glycol (PG), mais moins dans la Glycérine Végétale (VG). Lors de la formulation de liquides Max VG (plus de 80 % VG), il faut prendre soin de dissoudre préalablement le WS-23 dans le PG. S'il est ajouté directement sous forme de poudre dans une base à haute VG, il risque de ne pas se dissoudre ou de précipiter (cristalliser) hors de la solution lorsque la bouteille est exposée à des températures froides lors du transport, ce qui entraîne la présence de « shards » dans le liquide.

Comparaison des matériaux WS-23 et WS-3

Section 3 : Profil détaillé – WS-3 (le spécialiste de la sensation en gorge)

Chemical Name:N-Éthyl-p-méthhane-3-carboxamide CAS Number: 39711-79-0 FEMA Number: 3455 Trade Name:Koolada Appearance:Poudre cristalline blanche Melting Point: 88°C

Avant que le WS-23 ne devienne la norme, le WS-3 (Koolada) occupait la place de référence dans l’industrie. Il s’agit d’un dérivé du menthol, obtenu en modifiant la molécule de menthol pour en supprimer le groupe hydroxyle. Cela élimine l’odeur de menthe tout en conservant la structure de l’anneau p-menthane, qui détermine son comportement de liaison.

1. Caractéristiques sensorielles

Le WS-3 se caractérise par sa locationIl contourne la langue et atteint back of the throat (pharynx)La sensation est souvent décrite comme un « coup » ou une « morsure ». Elle imite la rudesse de l'alcool froid ou la piqûre d'une boisson gazeuse. Son apparition est plus lente que celle du WS-23 ; on ne la ressent souvent qu'à l'expiration, voire quelques secondes après celle-ci.

2. Stratégie d’application

Bien que moins prisé en tant qu'agent isolé de nos jours, le WS-3 demeure essentiel dans les formulations complexes.

• Beverage Profiles:Lorsque vous concevez une saveur de “Cola”, de “Limonade” ou de “Cocktail”, le WS-23 seul ne suffit pas. Les boissons présentent une sensation physique de “picotement” due à la carbonatation ou à l’acidité. Le WS-3 reproduit cette sensation dans la gorge. Une saveur de Cola avec uniquement du WS-23 paraît plate, tandis qu’avec une touche de WS-3, elle devient pétillante.
• Tobacco Menthol:Pour les utilisateurs passant des cigarettes mentholées combustibles, le WS-23 apparaît souvent comme trop doux, manquant de cette accroche en gorge. Le WS-3, associé aux arômes traditionnels de tabac, offre cette stimulation respiratoire indispensable.
• Usage Rates:Le WS-3 est puissant et impitoyable. La plage habituelle se situe entre 0,5 % et 1,5 %. Dépasser 2 % entraîne souvent une saveur chimique distincte, semblable à du plastique, et peut fortement atténuer les autres arômes.

Section 4 : Profil détaillé – WS-5 (l’artillerie lourde)

Chemical Name:N-(Éthoxycarbonylméthyl)-3-p-méthanecarboxamide CAS Number: 68489-14-5 FEMA Number: 4309 Appearance:Poudre cristalline blanche ou solide Melting Point:environ 80-82°C

Le WS-5 est l'« option nucléaire » des agents de refroidissement. Structurément similaire au WS-3 mais doté d'un groupe éthoxycarbonylmethyl supplémentaire, il a été conçu chimiquement pour avoir une affinité de liaison plus élevée avec TRPM8. Historiquement, il a été mis de côté dans les années 70 en raison de préoccupations concernant le goût résiduel, mais la synthèse moderne en a considérablement amélioré la pureté.

1. Caractéristiques sensorielles

Le WS-5 est estimé à être two to three times strongerplus intense que le WS-3 en termes de fraîcheur. Sa zone de sensation principale est le roof of the mouth (soft palate)Et la partie arrière de la langue, finissant par descendre dans la gorge. Elle est à l’origine de la sensation de « gel cérébral ». L’apparition est instantanée et l’effet persiste de manière étonnamment prolongée — les utilisateurs peuvent encore ressentir le froid 5 à 10 minutes après avoir vapoté.

2. Stratégie d’application

Le WS-5 est rarement utilisé seul, car il peut facilement devenir envahissant.

• The “Booster” Role:Le WS-5 s'utilise idéalement comme un pic. Si une formulation à base de WS-23 donne une sensation « froide mais légère », l'ajout d'une petite quantité de WS-5 (0,1 % – 0,5 %) confère davantage de « poids » et de densité à la sensation de fraîcheur, sans avoir à doubler le pourcentage total d'agents rafraîchissants.
• Extreme Ice Lines:Pour certains segments de marché spécifiques, tels que celui de l’Asie du Sud-Est, où des niveaux de “gel” sont exigés, le WS-5 demeure la seule solution permettant d’atteindre ces températures sans provoquer les problèmes de solubilité liés à l’utilisation massive de WS-23.

Section 5 : L’art de l’empilement – Formulation synergique

L'erreur la plus fréquente des nouveaux formulateurs consiste à se fier à un seul agent. Pour obtenir un effet rafraîchissant « tridimensionnel » qui paraît naturel et immersif, il faut faire appel à Synergistic StackingCela consiste à combiner des agents afin de cibler plusieurs sites récepteurs simultanément.

1. L'« Effet Halo »

En stimulant la langue (WS-23), le toit de la bouche (WS-5) et la gorge (WS-3), vous créez une « aura » de fraîcheur qui enveloppe la perception sensorielle de l’utilisateur.

2. Proportions recommandées pour l’empilement (le “Triade d’or”):

l Le mélange fruité « Vape toute la journée » (ADV) :

• Goal:Rafraîchissant, fruité, doux, avec une fatigue réduite.
• Ratio:80 % WS-23 / 20 % WS-3.
• Total Concentration:5 % dans le mélange final.
• Why:Le WS-23 transporte la saveur fruitée sur la langue. La petite quantité de WS-3 confère une fraîcheur subtile et vivifiante à l'expiration, sans irriter la gorge.

l Le style « Ice Blast » / jetable :

• Goal:Impact maximal, gel instantané, masquage de la nicotine.
• Ratio:60 % WS-23 / 30 % WS-5 / 10 % WS-3.
• Total Concentration:0 % – 4,0 % dans le mélange final.
• Why:Le WS-23 agit en premier. Le WS-5 intensifie la sensation au centre, tandis qu'une trace de WS-3 garantit que la fraîcheur se fait ressentir profondément dans les poumons.

l La simulation « Soda / Fizz » :

• Goal:Texture et sensation en gorge.
• Ratio:50 % WS-23 / 50 % WS-3.
• Total Concentration:0 % – 2,0 % dans le mélange final.
• Why:Un ratio élevé de WS-3 génère la sensation de picotement, évoquée par l’éclatement des bulles de carbonatation dans la gorge.

Section 6 : Défis techniques – Solubilité, cristallisation et atténuation

La formulation à haute concentration d’agents refroidissants pose des défis spécifiques en chimie physique, susceptibles de provoquer des rappels si elle n’est pas maîtrisée.

1. Cristallisation (Recristallisation)

Les agents de refroidissement sont des solides à température ambiante. Ils sont dissous dans le liquide porteur (PG/VG). Si la concentration dépasse le point de saturation du système de solvant, l’agent de refroidissement précipitera de nouveau sous forme solide. Cela ressemble à des éclats de verre brisé flottant dans l’e-liquide ou s’accumulant au fond du pod.

• The Risk Factor:La VG est un solvant peu efficace pour ces amides. Plus la proportion de VG est élevée (par exemple, 70/30 ou 80/20), moins le liquide peut contenir d'agent rafraîchissant.
• The Solution:Ne dépassez pas une charge totale d'agent refroidissant de 3,5 % dans les liquides à haute teneur en VG. Dissolvez toujours préalablement les cristaux dans du PG pur à chaleur douce (40°C) avant de les incorporer à la préparation principale. Si vous utilisez des solutions pré-dilutées (habituellement à 30 % de concentration), assurez-vous de bien les secouer avant de les distribuer.

2. Atténuation de la saveur

Il s'agit d'un phénomène biologique, non chimique. Un froid extrême provoque une vasoconstriction (rétrécissement des vaisseaux sanguins) dans la bouche et désensibilise les papilles gustatives. De plus, le cerveau privilégie le signal « froid » intense par rapport aux signaux de saveur délicate.

• The “Cream” Problem:Les crèmes, vanilles et notes laitières sont les premières à disparaître sous l’effet d’un refroidissement intense. Les composés volatils complexes constituant un profil « boulangerie » sont facilement masqués.
• The Solution:Lors de la formulation de « crèmes glacées », utilisez exclusivement du WS-23 à faibles concentrations (<1,0 %). Évitez totalement le WS-3, dont la saveur chimique ne s’accorde pas avec les produits laitiers. Vous pourriez avoir besoin de over-flavoraugmenter la concentration de la base de 15 à 20 % pour compenser l’effet d’atténuation du refroidissant.

3. Contamination de l’équipement

Le WS-5 et le WS-3 sont d'une persistance remarquable. Ils adhèrent à l'acier inoxydable et aux joints en silicone dans les cuves de mélange.

The Solution:Réservez des cuves et des tuyaux spécifiques pour les produits « Ice ». En cas de partage d’équipement, un simple lavage à l’eau chaude est insuffisant. Il est nécessaire d’utiliser un rinçage à l’éthanol ou un cycle de nettoyage à base de surfactants spécialisés pour éliminer les résidus lipophiles des agents de refroidissement, sans quoi votre prochaine production de « Warm Tobacco » présentera un effet de refroidissement spectral inexplicable.

Infographie comparative des agents de refroidissement

Section 7 : Cadre réglementaire et considérations de sécurité

Dans le contexte actuel de vigilance accrue à l’égard des produits de vapotage, les fabricants doivent faire preuve d’une rigueur absolue en matière de conformité et de sécurité.

1. Statut GRAS de la FEMA

L’Association des fabricants de saveurs et d’extraits (FEMA) a évalué ces substances. WS-3 (FEMA 3455), WS-23 (FEMA 3804) et WS-5 (FEMA 4309) sont toutes désignées comme GRAS (Generally Recognized As Safe)Cependant, cette désignation repose principalement sur ingestion (aliments/boissons).

Citation 2 :L’Association des fabricants de saveurs et d’extraits (FEMA) maintient une liste définitive de substances aromatisantes GRAS. Son panel d’experts examine les données scientifiques afin d’assurer la sécurité pour une utilisation prévue dans l’alimentation, servant de référence pour la pureté des matières premières dans la chaîne d’approvisionnement du vapotage.

2. Toxicologie de l’inhalation

Bien que le statut GRAS pour l'alimentation constitue un point de départ, l'inhalation est physiologiquement différente. Les poumons ne disposent pas des protections métaboliques robustes du tube digestif.

• Recent Studies:Une étude de 2021 mise en lumière dans Tobacco ControlA analysé les taux de transfert des refroidissants synthétiques dans les cartouches compatibles Juul, notant qu’en dépit de leur omniprésence, les concentrations dans les aérosols correspondaient généralement à celles de l’e-liquide, suggérant un transfert stable sans dégradation thermique en sous-produits toxiques (comme les aldehydes) dans des conditions de vapotage normales.
• BfR Position:L’Institut fédéral allemand d’évaluation des risques (BfR) a souligné l’absence de données à long terme sur l’inhalation de ces composés spécifiques, exhortant les fabricants à respecter le principe de précaution et à éviter les doses excessives.

Citation 3 :Une étude publiée dans Tobacco Control (BMJ Journals) intitulée « Agents rafraîchissants synthétiques dans les liquides de recharge de cigarettes électroniques commercialisés aux États-Unis » fournit une analyse quantitative de la prévalence et des concentrations de WS-3 et WS-23, établissant des repères pour les taux d’utilisation standard dans l’industrie.

Citation 4 :L’Institut fédéral allemand pour l’évaluation des risques (BfR) a émis des avis (par exemple, l’Avis n° 015/2023) concernant l’évaluation des additifs dans les cigarettes électroniques, soulignant la nécessité de données toxicologiques sur les composés aromatiques, y compris les agents rafraîchissants.

Pour le fabricant, la transparence est essentielle. Nous recommandons :

• Purity Testing:Approvisionnement en agents de pureté >99,5 % afin d’éviter les sous-produits de synthèse.
• Safety Data Sheets (SDS):Maintenir des bibliothèques SDS strictes pour chaque lot.
• TPD Compliance:Dans l’Union européenne, tous les ingrédients, y compris les agents refroidissants, doivent être déclarés dans la soumission au TPD. Vérifier que vos numéros CAS spécifiques correspondent à la liste approuvée est essentiel pour accéder au marché.

Section 8 : L’avenir du refroidissement – Au-delà des trois grands

L'industrie n'est pas figée. À mesure que les consommateurs développent une tolérance au WS-23, les maisons de saveurs explorent la prochaine génération de rafraîchissement.

• WS-12:Un successeur potentiel du WS-3. Il active TRPM8 mais possède une durée nettement plus longue et un impact initial plus doux, ce qui le rend intéressant pour des applications thérapeutiques ou à libération lente.
• Hybrid Molecules:La recherche se poursuit sur la modification de la structure de l’amide afin d’accroître la solubilité dans la VG, ce qui permettrait de résoudre les problèmes de cristallisation inhérents aux formulations à haute puissance actuelles.
• Natural Extraction:Il existe une demande niche mais en croissance pour les e-liquides « entièrement naturels ». Bien que les agents WS synthétiques soient « identiques à la nature » ou dérivés, certaines marques explorent des distillats fractionnés de menthe qui éliminent les composés volatils de la saveur tout en conservant les précurseurs du refroidissement, bien que cela reste moins efficace que la série pure WS.

Conclusion : Concevoir la fraîcheur parfaite

L'époque où l'on versait aveuglément une cuillère d'« Ice Powder » dans un cuve de mélange est révolue. Le consommateur moderne est sophistiqué ; il distingue nettement un refroidissant bon marché, irritant pour la gorge, d’un profil de refroidissement haut de gamme, fluide et finement élaboré.

La fabrication des arômes est une discipline qui se situe à l'intersection de l'art et de l'ingénierie chimique. En comprenant la hiérarchie distincte de WS-23, WS-3 et WS-5, vous maîtrisez pleinement l'expérience sensorielle. Vous pouvez concevoir une boisson pétillante, un fruit rafraîchissant ou un menthol satisfaisant, simplement en actionnant les leviers appropriés sur le récepteur TRPM8.

Chez [Votre Nom d’Entreprise], nous ne vendons pas simplement de la poudre ; nous proposons des solutions. Nous comprenons l’équilibre subtil entre solubilité, cartographie sensorielle et stabilité en stockage. Que vous luttiez contre la cristallisation dans une nouvelle gamme jetable ou que vous cherchiez à corriger une crème pâtissière atténuée, la réponse réside dans la chimie.

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