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 : Guangdong Unique Flavor Co., Ltd.

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-Menthol). For decades, menthol had been the standard additive in combustible tobacco products, prized for its ability to anesthetize the throat and mask the harshness of smoke. Naturally, it migrated into early e-liquids. However, as the industry evolved from simple “cig-a-likes” to complex open-system modifications, and finally to the high-wattage sub-ohm devices and high-nicotine disposable pods of today, the limitations of menthol became glaringly apparent.

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-23is highly hydrophilic (relatively speaking) and binds quickly to receptors on the anterior (front) tongue.
• WS-3is more lipophilic, allowing it to bypass early receptors and lodge deeper in the mucosa of the throat.
• WS-5binds with extreme high affinity, saturating receptors in the palate and throat for a high-intensity effect.

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

WS-23 is unique because its cooling sensation is predominantly felt in the front of the mouth and on the tongue. It has a rapid onset—you feel it almost immediately upon inhalation—and a relatively short decay. It leaves the palate clean. Most importantly, it has zero throat hit. It does not irritate the pharynx or cause the coughing reflex often associated with high levels of menthol or 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

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.

WS-23 vs. WS-3 Material Comparison

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

WS-3 is defined by its location. It bypasses the tongue and hits the back of the throat (pharynx). The sensation is often described as a “kick” or a “bite.” It mimics the harshness of cold alcohol or the bite of a carbonated beverage. It has a slower onset than WS-23; you often don’t feel it until the exhale or even a few seconds after the exhale.

2. Stratégie d’application

While less popular now as a standalone agent, WS-3 remains vital for complex formulations.

• 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: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.

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

WS-5 is the “nuclear option” of cooling agents. Structurally similar to WS-3 but with an added ethoxycarbonylmethyl group, it was chemically designed to have a higher binding affinity to TRPM8. Historically, it was shelved in the 70s due to aftertaste concerns, but modern synthesis has improved its purity profile significantly.

1. Caractéristiques sensorielles

WS-5 is estimated to be 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

WS-5 is rarely used as a single agent because it is easily overwhelming.

• The “Booster” Role: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.
• 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 Stacking. This involves combining agents to target multiple receptor sites simultaneously.

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: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 over-flavoraugmenter la concentration de la base de 15 à 20 % pour compenser l’effet d’atténuation du refroidissant.

3. Contamination de l’équipement

WS-5 and WS-3 are incredibly persistent. They adhere to stainless steel and silicone gaskets in mixing tanks.

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). This designation, however, is primarily based on ingestion (food/drink).

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

While GRAS for food is a starting point, inhalation is physiologically distinct. The lungs lack the robust metabolic protections of the gut.

• 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.

Gamme de produits d’agents refroidissants de prestige

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