清凉剂层次结构：何时在高级电子烟油配方中使用 WS-3、WS-5 或 WS-23

作者：研发团队，CUIGUAI Flavoring

发表者：Guangdong Unique Flavor Co., Ltd.

Last Updated: 2026 年 1 月 10 日

简介：电子烟行业“冰”的演变

在电子烟行业的初期阶段，“冷却”的概念是单一的。它以薄荷醇开始和结束（薄荷或合成的l-薄荷醇）。几十年来，薄荷醇一直是可燃烟草产品中的标准添加剂，因其麻醉喉咙和掩盖烟雾刺鼻的能力而备受推崇。自然地，它迁移到了早期的电子烟油中。然而，随着该行业从简单的“cig-a-likes”发展到复杂的开放系统修改，最后发展到今天的高瓦数亚欧姆设备和高尼古丁一次性烟弹，薄荷醇的局限性变得非常明显。

薄荷醇不仅仅是一种清凉剂；这是一种味道。它具有独特、强效、薄荷味、富含萜烯和略带樟脑味的特征。虽然这对于薄荷、烟草和某些糖果口味来说效果很好，但对于精致的口味来说，这就是一场噩梦。尝试使用薄荷醇提供清凉效果来制作逼真的“草莓芝士蛋糕”或“温暖的香草蛋奶冻”，您将不可避免地破坏风味特征。薄荷味与烘焙元素相冲突，产生了消费者拒绝的不和谐的感官体验。

这种限制催生了对“隐形冷却”的需求——这种药剂可以引发生理上的寒冷感觉，但不会带来特有的气味或味道。进入 WS 系列酰胺。这些化合物（特别是 WS-3、WS-5 和 WS-23）最初由 Wilkinson Sword 在 20 世纪 70 年代开发，用于剃须泡沫，提供凉爽的感觉，但没有强烈的薄荷气味，这些化合物（特别是 WS-3、WS-5 和 WS-23）已成为现代电子烟“冰”类别的支柱。

如今，“冰”细分市场可以说是全球电子烟行业中最大的细分市场，特别是在一次性电子烟领域。然而，这些药物的流行导致其使用商品化。许多配方设计师将它们视为可互换的白色粉末，导致产品要么冰冷、化学苦涩，要么容易结晶。

作为专业调味品的制造商，我们认为“好”电子烟和“优质”电子烟的区别通常取决于液体的热工程。本文作为“三巨头”清凉剂的权威技术指南，探讨了它们的化学结构、生理机制和最佳使用场景，以帮助您掌握清凉剂的层次结构。

第 1 部分：寒冷的生理学 – 了解 TRPM8

要了解如何使用这些化学物质，首先必须了解人体如何感知“冷”。有趣的是，这些物质引起的冷感是一种幻觉。组织温度实际上并没有下降。相反，这些分子与感觉神经元中的特定离子通道相互作用，称为TRPM8（瞬时受体电位褪黑素 8）.

TRPM8 通道是人类冷体感的主要分子传感器。在正常生理条件下，当环境温度降至约 26°C (78.8°F) 以下时，TRPM8 就会被激活。当激活时，通道打开，允许钙 (Ca2+) 和钠 (Na+) 离子流入神经细胞。这种去极化会触发动作电位——一种发送到大脑的信号，被解释为“冷”。

薄荷醇和 WS 系列等清凉剂可作为该受体的激动剂。它们与 TRPM8 通道结合并降低激活所需的电压阈值。本质上，它们欺骗神经在体温（37°C）下放电，即使组织保持温暖，也向大脑发送“冷”信号。

对于配方设计师来说，关键的区别在于 TRPM8 受体并未均匀分布在整个口腔和呼吸道中。它们的密度在舌头、硬腭、软腭、咽部和上食道中各不相同。此外，不同的清凉剂具有不同的结合亲和力和亲脂性（脂溶性），这决定了它们在结合之前行进的位置以及在那里停留的时间。

• WS-23具有高度亲水性（相对而言），并能快速与前舌上的受体结合。
• WS-3更具亲脂性，使其能够绕过早期受体并深入喉咙粘膜。
• WS-5以极高的亲和力结合，使上颚和喉咙中的受体饱和，从而产生高强度的效果。

了解这种“受体映射”是创造全谱冷却体验的关键。

引用1：美国国家生物技术信息中心 (NCBI) 发表的研究中详细介绍了清凉剂激活 TRPM8 的机制，特别是有关“TRP 通道和热感觉”的研究，该研究阐明了薄荷醇和西林等激动剂如何调节电压依赖性门控。

第 2 部分：详细简介 – WS-23（现代标准）

化学名称：N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺CAS号：51115-67-4联邦应急管理局编号： 3804 外貌：白色结晶粉末熔点：60-63℃

WS-23目前是电子烟市场无可争议的王者，特别是在水果和饮料类别中。与结构上源自薄荷醇（具有对薄荷环）的 WS-3 和 WS-5 不同，WS-23 具有脂肪族结构（开链）。这种结构上的差异是深刻的：它完全消除了“薄荷”特征。

1.感官特征

WS-23 是独一无二的，因为它的清凉感主要体现在嘴前和舌头上。它起效迅速——吸入后几乎立即感觉到——并且衰减相对较短。它让口感变得干净。最重要的是，它有零击喉。它不会刺激咽部或引起通常与高浓度薄荷醇或 WS-3 相关的咳嗽反射。

2.应用策略

由于 WS-23 会影响舌头（味蕾所在的地方）而不刺激喉咙，因此它是确保风味保真度的最安全选择。

• 水果简介：在芒果、西瓜或 Blue Razz 等单味水果口味中，WS-23 是必不可少的。它提供了从冰箱里拿出水果的感觉，但又不会掩盖精致的乙基麦芽酚或果味酯的味道。
• 高尼古丁盐：在尼古丁含量为 20mg/ml 至 50mg/ml 的一次性设备中，尼古丁本身会产生明显的喉咙刺激。添加 WS-3（也会刺激喉咙）会使电子烟变得刺耳难闻。 WS-23 可以在不增加“口感”的情况下冷却电子烟，使高尼古丁蒸汽更顺滑、更可口。
• 使用率：Standard usage ranges from 0.5% to 3.0% (of a 30% solution). In “Super Ice” disposables, levels can reach nearly 5%, though this nears the solubility limit.

3.溶解度警告

WS-23 is highly soluble in ethanol and Propylene Glycol (PG), but less so in Vegetable Glycerin (VG). When formulating Max VG liquids (80%+ VG), care must be taken to pre-dissolve the WS-23 in PG. If added directly to a high-VG base as a powder, it will likely fail to dissolve or will precipitate (crystallize) out of solution when the bottle is subjected to cold temperatures during shipping, leading to “shards” in the liquid.

第 3 部分：详细资料 – WS-3（击喉专家）

化学名称：N-乙基对薄荷烷-3-甲酰胺CAS号：39711-79-0联邦应急管理局编号： 3455 商品名称：可乐外貌：白色结晶粉末熔点：88℃

在 WS-23 接管之前，WS-3 (Koolada) 是行业标准。它是薄荷醇的衍生物，通过修饰薄荷醇分子以除去羟基而产生。这消除了薄荷气味，但保留了对薄荷烷环结构，这决定了其结合行为。

1.感官特征

WS-3 的定义是地点。它绕过舌头并击中喉咙后部（咽部）。这种感觉通常被描述为“踢”或“咬”。它模仿冷酒精的刺激性或碳酸饮料的口感。起效比 WS-23 慢；通常直到呼气或者呼气后几秒钟你才会感觉到。

2.应用策略

虽然 WS-3 作为独立制剂现在不太受欢迎，但它对于复杂配方仍然至关重要。

• 饮料简介：如果您要调制“可乐”、“柠檬水”或“鸡尾酒”口味，WS-23 还不够。饮料因碳酸化或酸度而具有物理“口感”。 WS-3 模拟了喉咙中的这种咬伤。仅含有 WS-23 的可乐口味感觉“平淡”。带有一点 WS-3 的可乐味感觉“有气泡”。
• 烟草薄荷醇：对于从可燃薄荷卷烟过渡的用户来说，WS-23 通常“太顺利”。他们错过了喉咙里的抓握。 WS-3 与传统烟草香料混合，可提供必要的呼吸影响。
• 使用率：WS-3 is potent and unforgiving. The typical range is 0.5% to 1.5%. Exceeding 2% often leads to a distinct chemical, plastic-like off-note and can cause significant muting of other flavors.

第 4 部分：详细简介 – WS-5（重型火炮）

化学名称：N-(乙氧基羰基甲基)-3-对薄荷甲酰胺CAS号：68489-14-5联邦应急管理局编号： 4309 外貌：白色结晶粉末或固体熔点：〜80-82°C

WS-5是冷却剂的“核心选择”。其结构与 WS-3 相似，但添加了乙氧基羰基甲基，其化学设计使其与 TRPM8 具有更高的结合亲和力。从历史上看，由于担心余味，它在 70 年代被搁置，但现代合成已显着提高了其纯度。

1.感官特征

WS-5估计是强两到三倍在冷却强度方面优于WS-3。它的主要感觉区是口腔顶部（软腭）和舌后部，最终流入喉咙。它是造成“大脑冻结”感觉的原因。起效是瞬时的，而且效果令人难以置信地持久——使用者在吸电子烟后 5 到 10 分钟可能仍然感到寒冷。

2.应用策略

WS-5 很少用作单一药剂，因为它很容易被压倒。

• “助推器”角色：WS-5 is best utilized as a spike. If you have a formulation using WS-23 that feels “cold but thin,” adding a trace amount of WS-5 (0.1% – 0.5%) adds “weight” and density to the cooling sensation without requiring you to double the total percentage of cooling agents.
• 极端冰线：对于需要“冷冻”冷冻水平的特定细分市场（如东南亚市场），WS-5 是达到这些水平且不会引起与大量 WS-23 相关的溶解度问题的唯一方法。

第 5 节：堆叠的艺术 – 协同配方

新配方设计师最常犯的错误是依赖单一制剂。为了实现一种感觉自然、身临其境的“3维”冷却效果，必须采用协同堆叠。这涉及结合药物同时靶向多个受体位点。

1.“光环效应”

通过刺激舌头 (WS-23)、上颚 (WS-5) 和喉咙 (WS-3)，您可以在用户的​​感官周围创建一个寒冷的“光环”。

2.推荐的堆叠比率（“黄金三合一”）：

l“全天电子烟”(ADV) 水果混合物：

• 目标：清爽、果香、顺滑、低疲劳。
• 比率：80% WS-23 / 20% WS-3.
• 总浓度：5% in final mix.
• 为什么：WS-23 将水果风味带入舌尖。少量的 WS-3 为呼气增添了一丝清爽的清脆感，同时又不刺激喉咙。

l“冰风”/一次性风格：

• 目标：最大影响，即时冻结，掩盖尼古丁。
• 比率：60% WS-23 / 30% WS-5 / 10% WS-3.
• 总浓度：0% – 4.0% in final mix.
• 为什么：WS-23 首先击中。 WS-5 在中间创造了蓬勃的强度。 WS-3 的痕迹确保肺部深处感受到寒冷。

l“苏打水/汽水”模拟：

• 目标：质地和咬合力。
• 比率：50% WS-23 / 50% WS-3.
• 总浓度：0% – 2.0% in final mix.
• 为什么：高比例的 WS-3 会产生与喉咙中碳酸化气泡破裂相关的“刺痛感”。

第 6 节：技术挑战 – 溶解度、结晶和静音

使用高含量的清凉剂配制会带来明显的物理化学挑战，如果不加以管理，可能会导致产品召回。

1.结晶（重结晶）

冷却剂在室温下是固体。它们溶解在电子液体载体（PG/VG）中。如果固体浓度超过溶剂系统的饱和点，冷却剂将沉淀回固体形式。这看起来就像碎玻璃碎片漂浮在电子液体中或沉淀在烟弹底部。

• 风险因素：VG 是这些酰胺的不良溶剂。 VG 含量越高（例如，70/30 或 80/20 混合），液体可容纳的冷却剂越少。
• 解决方案：Do not exceed 3.5% total cooling agent load in High-VG liquids. Always pre-dissolve crystals in pure PG with mild heat (40°C) before adding to the main batch. If using pre-diluted solutions (usually 30% concentration), ensure they are shaken before dispensing.

2. 味道减弱

这是一种生物现象，而非化学现象。极冷会导致口腔血管收缩（血管变窄）并使味蕾变得不敏感。此外，大脑会优先考虑强烈的“冷”信号，而不是精致的味道信号。

• “奶油”问题：奶油冻、香草和乳制品的味道在剧烈冷却后首先消失。构成“面包店”特征的复杂挥发物很容易被掩盖。
• 解决方案：When formulating “Ice Creams,” use WS-23 exclusively and at low levels (<1.0%). Avoid WS-3 entirely, as its chemical taste clashes with dairy. You may need to味道过重the base concentrate by 15-20% to compensate for the muting effect of the coolant.

3、设备污染

WS-5 和 WS-3 具有令人难以置信的持久性。它们粘附在混合罐中的不锈钢和硅胶垫片上。

解决方案：专用于“冰”产品的特定储罐和软管。如果共用设备，标准热水清洗是不够的。您必须使用乙醇冲洗或专门的表面活性剂清洁循环来去除清凉剂的亲脂性残留物，否则，您的下一批“温暖烟草”将具有莫名其妙的清凉效果。

第 7 节：监管环境和安全考虑

在当前对电子烟产品严格审查的环境下，制造商必须严格遵守合规性和安全性。

1.FEMA GRAS 状态

香料和提取物制造商协会 (FEMA) 已对这些物质进行了评估。 WS-3 (FEMA 3455)、WS-23 (FEMA 3804) 和 WS-5 (FEMA 4309) 均指定为GRAS（普遍认为安全）。然而，这一指定主要是基于摄取（食物/饮料）。

引用2：香料和提取物制造商协会 (FEMA) 维护着一份 GRAS 香料物质的明确清单。他们的专家小组审查科学数据，以确保食品预期用途的安全性，这是电子烟供应链中原材料纯度的基线。

2.吸入毒理学

虽然食品的 GRAS 是一个起点，但吸入在生理上是不同的。肺部缺乏肠道强大的代谢保护。

• 最近的研究：2021 年的一项研究强调控烟分析了兼容 Juul 的烟弹中合成冷却剂的传输速率，指出虽然普遍存在，但气溶胶中的浓度通常与电子烟油相匹配，这意味着在正常的电子烟条件下可以稳定传输，不会热降解为有毒副产品（如醛）。
• BfR 职位：德国联邦风险评估研究所 (BfR) 指出，缺乏这些特定化合物的长期吸入数据，敦促制造商遵守预防原则，避免过量服用。

引用3：烟草控制（BMJ 期刊）上发表的一项题为“美国销售的电子烟补充液中的合成清凉剂”的研究对 WS-3 和 WS-23 的流行率和浓度进行了定量分析，为标准行业使用率提供了基准。

引用4：德国联邦风险评估研究所 (BfR) 发布了关于电子烟添加剂评估的意见（例如第 015/2023 号意见），强调需要有关包括清凉剂在内的风味化合物的毒理学数据。

对于制造商来说，这意味着透明度是关键。我们推荐：

• 纯度测试：Sourcing agents with >99.5% purity to avoid synthesis byproducts.
• 安全数据表 (SDS)：为每批维护严格的 SDS 库。
• TPD 合规性：在欧盟，包括清凉剂在内的所有成分都必须在 TPD 提交中声明。确保您的具体 CAS 编号与批准的列表相符对于进入市场至关重要。

第 8 节：冷却的未来 – 超越三巨头

该行业并不是一成不变的。随着消费者对 WS-23 产生耐受性，风味公司正在研究下一代冷却技术。

• WS-12：WS-3 的潜在继任者。它激活 TRPM8，但持续时间明显更长，初始影响“更温和”，这使得它对于治疗或“缓释”应用很有趣。
• 杂化分子：目前正在研究修改酰胺结构以增加在 VG 中的溶解度，这将解决当前高功率配方中固有的结晶问题。
• 自然提取：对“纯天然”电子烟油的需求虽小，但不断增长。虽然合成 WS 剂是“与天然相同”的或其衍生物，但一些品牌正在探索薄荷的分馏馏出物，以去除风味挥发物，同时保留清凉前体，尽管这仍然不如纯 WS 系列有效。

结论：打造完美的冷却效果

将一勺“冰粉”随意倒入搅拌桶的时代已经结束。现代消费者是精明的。他们可以区分廉价的、令人抓狂的冷却液和优质、光滑、专业分层的冷却液之间的区别。

香料制造是一门位于艺术和化学工程交叉点的学科。通过了解 WS-23、WS-3 和 WS-5 的不同层次结构，您可以控制感官体验。您可以通过拉动 TRPM8 受体上的正确杠杆来制作出起泡饮料、提神醒脑的水果或令人满足的薄荷醇。

在[您的公司名称]，我们不仅销售粉末；还销售粉末。我们销售解决方案。我们了解溶解度、感官映射和货架稳定性之间的微妙平衡。无论您是在新的一次性生产线中与结晶作斗争，还是尝试修复柔和的蛋奶冻，答案都在于化学成分。

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我们的技术团队随时准备帮助您优化冷却层次。我们提供预溶剂化冷却基剂、高纯度原料晶体和定制配方咨询。

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