冷却剂层级：在高级电子液体配方中何时选择WS-3、WS-5或WS-23

作者： 翠盖调味研发团队

出版： 广东独味有限公司

最后更新：2026年1月10日

冷却剂受体节点示意图

引言：电子烟行业中“冰”元素的演变

在电子烟行业的萌芽时期，“冷却”概念单一而统一，始终围绕薄荷（Menthol）展开。Mentha arvensis 或合成 l-Menthol数十年来，薄荷醇一直是燃烧型烟草制品中的标准添加剂，以其麻醉喉咙、掩盖烟雾辛辣的能力而备受推崇。自然而然，它逐渐融入早期的电子液体中。然而，随着行业从简单的“仿烟”设备演变为复杂的开放式改装系统，最终发展到如今的高功率次欧姆设备和高尼古丁一次性胶囊，薄荷醇的局限性变得愈发明显。

薄荷不仅仅是一种冷却剂，更是一种风味。它具有独特、浓郁的薄荷香气，富含萜烯，带有微妙的樟脑香味。虽适合用于薄荷、烟草及某些糖果风味，但对于细腻的口感来说，却是调配的噩梦。试图用薄荷营造“草莓芝士蛋糕”或“温暖香草布丁”的逼真效果，必然会破坏整体风味。薄荷的清新与烘焙的柔和元素相冲突，造成令人不悦的感官冲突，难以为消费者所接受。

这一局限催生了“隐形冷感”的需求——无需特有气味或风味即可引发生理寒冷感的冷却剂。WS酰胺系列由威尔金森剑锋公司于1970年代研制，最初用于剃须泡沫中，旨在提供无薄荷强烈气味的清凉感。这些化合物，特别是WS-3、WS-5和WS-23，已成为现代电子烟“冰”类产品的核心。

如今，“冰”类市场无疑已成为全球电子烟产业中规模最大的细分领域，尤其在一次性雾化器中尤为盛行。然而，这些冷却剂的普及也带来了同质化的问题。许多配方师将其视为可互换的白色粉末，导致产品或过于刺喉、或化学苦涩，或易结晶沉淀。

作为专业调味品的制造商，我们深知，优质与高端电子烟的区别，往往取决于液体的热力学设计。本文将作为权威的技术指南，深入剖析“冷却三巨头”的化学结构、生理机制及最佳应用场景，助你掌握冷感的奥秘。

第一章：冷感的生理学——解读TRPM8受体

要掌握这些物质的使用方法，首先需理解人体对“寒冷”的感知机制。有趣的是，这些化合物引发的寒冷感实际上是一种错觉。组织温度并未真正降低，而是这些分子与感觉神经中的特定离子通道相互作用，称为 TRPM8 (Transient Receptor Potential Melastatin 8).

TRPM8通道是人体感知寒冷的主要分子转导器。在正常生理条件下，当环境温度降至大约26°C（78.8°F）以下时，TRPM8被激活。激活后，通道打开，允许钙离子（Ca2+）和钠离子（Na+）大量流入神经细胞。这一去极化过程引发动作电位——传递至大脑并被解读为“寒冷”的信号。

薄荷醇及WS系列冷却剂作为TRPM8受体的激动剂，结合于其上，降低激活所需的电压阈值。本质上，它们欺骗神经，使其在体温（37°C）下发射信号，向大脑传递“寒冷”的感觉，尽管组织仍然温暖。

配方师需注意的关键区别在于TRPM8受体在口腔及呼吸道腔隙中的分布并不均匀。它们在舌头、硬腭与软腭、咽喉以及上食道的密度各异。此外，不同的冷却剂具有不同的结合亲和力与脂溶性（脂溶性），决定了它们在结合前的行进路径及停留时间。

• WS-23具有较强的亲水性，能迅速与前舌的受体结合，产生明显的冷感。
• WS-3更具脂溶性，能绕过前段受体，深入喉咙黏膜，带来更持久的寒凉体验。
• WS-5具有极高的结合亲和力，能饱和口腔和喉咙中的受体，带来强烈的寒凉感。

理解这种“受体映射”机制，是打造全方位冷感体验的关键所在。

引文 1：关于冷却剂激活TRPM8机制的研究在国家生物技术信息中心（NCBI）发表的“TRP通道与温感”研究中得到了详尽阐释，揭示了薄荷醇和伊奇林等激动剂如何调节电压依赖性门控的原理。

第二章：详细剖析——WS-23（现代标准）

Chemical Name: N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺 CAS Number: 51115-67-4 FEMA Number: 3804 Appearance: 洁白的晶体粉末 Melting Point: 60-63°C

目前，WS-23在电子烟市场中占据绝对霸主地位，尤以水果和饮料类产品为甚。不同于源自薄荷（含有p-薄荷烷环）的WS-3和WS-5，WS-23具有脂肪族结构（开放链式）。这一结构上的差异，彻底剥除了“薄荷味”特性。

1. 感官特性

WS-23的独特之处在于，其凉感主要集中在 front of the mouth and on the tongue其起效迅速——几乎在吸入瞬间便能感受到——且衰减较快，令味蕾保持清新。最为关键的是，它具有 zero throat hit它不会刺激咽喉，也不会引发常与高浓度薄荷醇或WS-3相关的咳嗽反射。

2. 应用策略

因其作用于味蕾所在的舌头而不刺激喉咙，WS-23无疑是确保风味纯正的最佳选择。

• Fruit Profiles:在芒果、西瓜或蓝莓等单一水果口味中，WS-23至关重要。它带来仿佛水果刚从冰箱取出般的清凉感，同时不会掩盖细腻的乙基麦芽醇或果香酯的细微香气。
• High-Nicotine Salts:在含有20mg/ml至50mg/ml尼古丁的一次性设备中，尼古丁本身即带来强烈喉感。加入WS-3（同样刺激喉咙）可能使吸阻变得刺喉难忍。WS-23则能降温而不增加“咬感”，令高尼古丁蒸气更顺滑、更宜人。
• Usage Rates:常用浓度为30%溶液中0.5%到3.0%。在“超级冰”一次性产品中，浓度可接近5%，但已逼近其溶解极限。

3. 溶解性警示

WS-23在乙醇和丙二醇（PG）中溶解度极高，但在植物甘油（VG）中的溶解性较低。在配制高VG（80%以上）液体时，必须先将WS-23在PG中充分溶解。若直接以粉末加入高VG基底，可能无法完全溶解，或在运输过程中遇冷结晶，形成液体中的“碎片”。

WS-23与WS-3材料对比

第三章：详细剖析——WS-3（喉感专家）

Chemical Name: N-乙基-p-薄荷烷-3-羧酰胺 CAS Number: 39711-79-0 FEMA Number: 3455 Trade Name: Koolada Appearance: 洁白的晶体粉末 Melting Point: 88°C

在WS-23盛行之前，WS-3（Koolada）曾是行业标准。它是薄荷醇的衍生物，通过改造薄荷醇分子，去除羟基，从而消除薄荷香气，保留决定其结合行为的p-薄荷烷环结构。

1. 感官特性

WS-3的定义在于其 location它绕过舌头，直达口腔深处 back of the throat (pharynx)这种感觉常被形容为“冲击”或“咬感”，模拟冷酒的刺喉或气泡饮料的刺激。其起效比WS-23略慢，常在呼气时甚至几秒后才会明显察觉。

2. 应用策略

虽然作为单一剂的受欢迎程度下降，WS-3在复杂配方中仍然扮演着不可或缺的角色。

• Beverage Profiles:若你在调制“可乐”、“柠檬水”或“鸡尾酒”口味，单靠WS-23难以还原饮料的“咬感”。碳酸或酸性带来的物理刺激，WS-3能模拟喉间的那份“咬”。纯WS-23的可乐味显得“平淡”，加入少许WS-3则更显“起泡”。
• Tobacco Menthol:从可燃薄荷烟过渡的用户常感WS-23“过于顺滑”，缺乏喉感的刺激。加入传统烟草香料的WS-3，能带来必要的呼吸冲击。
• Usage Rates:WS-3极具浓烈且难以掌控，常用范围为0.5%至1.5%。超过2%则可能带来明显的化学味或塑料感，并严重影响其他风味的表现。

第四章：详细剖析——WS-5（重型火力）

Chemical Name: N-(乙氧羰基甲基)-3-对-薄荷腈酰胺 CAS Number: 68489-14-5 FEMA Number: 4309 Appearance: 洁白的晶体粉末或固体 Melting Point: 约80-82°C

WS-5被视为“核武器级”冷却剂，其结构与WS-3相似，但加入了乙氧羰甲基基团，旨在增强对TRPM8的结合亲和力。上世纪70年代曾因后味问题被搁置，现今经过改良的合成工艺极大提升了其纯度。

1. 感官特性

WS-5的估算用量为 two to three times stronger 在冷感强度上优于WS-3，其主要感受区域是 roof of the mouth (soft palate)并作用于舌后部，最终随唾液流入喉咙，造成“脑冻”般的刺痛感。其起效瞬间，且余韵绵长，用户在吸入后五到十分钟仍能感受到寒冷的余韵。

2. 应用策略

WS-5极少单独使用，因其极易带来过度强烈的冷感。

• The “Booster” Role:WS-5适合作为“强化剂”使用。如果配方中WS-23带来“寒而稀薄”的感觉，加入少量WS-5（0.1%至0.5%）即可增强凉感的厚重感，无需大幅增加冷却剂总量。
• Extreme Ice Lines:针对某些特定市场（如东南亚市场）对“冰冻”程度的极致追求，唯有使用WS-5方能实现，而不会因大量添加WS-23而引发溶解度问题。

第五章：叠加之艺——协同配比艺术

新手配方师常犯的错误是依赖单一冷却剂。要打造自然、沉浸式的“立体”凉感效果，必须采用多种冷却元素的结合。 Synergistic Stacking这涉及将多种成分结合，同时作用于多个受体位点。

1. “光环效应”

通过刺激舌头（WS-23）、口腔顶（WS-5）和喉咙（WS-3），你营造出一圈环绕感官的寒冷“光环”。

2. 推荐叠加比例（“黄金三角”）：

l “全天享用” (ADV) 水果混合香型：

• Goal:清新果香，顺滑自然，低疲劳感。
• Ratio:80% WS-23 / 20% WS-3。
• Total Concentration:在最终混合物中占比5%。
• Why:WS-23将果味带到舌尖，少量的WS-3则为呼气带来微妙的清新脆感，而不刺激喉咙。

l “冰爆”/一次性款式：

• Goal:极致效果，瞬间冰冻，掩盖尼古丁的刺激感。
• Ratio:60% WS-23 / 30% WS-5 / 10% WS-3。
• Total Concentration:在最终混合物中占比0%至4.0%。
• Why:WS-23首先作用，带来初始的寒意；中段由WS-5增强力度，带来震撼的凉感；微量的WS-3确保寒意深入肺腔，感受更为深远。

l “苏打/气泡”模拟：

• Goal:口感与咬感。
• Ratio:50% WS-23 / 50% WS-3。
• Total Concentration:在最终混合物中占比0%至2.0%。
• Why:高比例的WS-3营造出与气泡破裂时产生的“刺感”相似的凉意体验。

第六章：技术难题——溶解、结晶与抑制

高浓度冷却剂的配比带来显著的物理化学难题，若未妥善应对，可能导致产品召回。

1. 结晶（再结晶）

冷却剂在常温下为固体，溶解于电子液体载体（PG/VG）中。当其浓度超过溶剂系统的饱和点时，便会重新结晶成固态，呈现出漂浮在液体中的碎玻璃片或沉积在胶囊底部的景象。

• The Risk Factor:植物甘油（VG）对这些酰胺类冷却剂的溶解性较差。VG含量越高（如70/30或80/20的比例），液体中所能携带的冷却剂越少。
• The Solution:高VG液体中冷却剂总含量不得超过3.5%。在加入主批前，应先用温和的热（40°C）将晶体在纯丙二醇中充分溶解。如使用预先稀释的溶液（通常为30%浓度），务必在倒出前摇匀。

2. 缓和风味

这是生物学现象，而非化学反应。极寒刺激引起口腔血管收缩，削弱味蕾的敏感度。此外，大脑优先处理强烈的“寒冷”信号，忽略细腻的风味信息。

• The “Cream” Problem:在强烈冷却下，奶油布丁、香草和乳制品的风味最先消失，组成“烘焙”风味的复杂挥发物也易被掩盖。
• The Solution:调制“冰淇淋”风味时，应只使用WS-23，且用量控制在1%以下。避免使用WS-3，因为其化学味与乳制品不相协调。你可能需要 over-flavor 将基础浓缩液提升15-20%，以弥补冷却剂的抑制效果。

3. 设备污染

WS-5与WS-3具有极强的持久性，容易黏附在不锈钢及硅胶密封圈上，难以清除。

The Solution:请专用“冰”产品的储罐和软管。如需共用设备，单纯用热水冲洗不足以清除冷却剂的脂溶性残留物，否则下一批“温暖烟草”将会出现莫名其妙的幽灵般凉感。

冷却剂对比信息图

第七章：法规环境与安全考量

在当下对电子烟产品高度审查的环境中，制造商必须严格遵守法规，确保安全合规。

1. FEMA GRAS Status

风味与提取物制造商协会（FEMA）已对这些物质进行评估。WS-3（FEMA 3455）、WS-23（FEMA 3804）及WS-5（FEMA 4309）均被列为： GRAS (Generally Recognized As Safe)然而，这一称谓主要基于 ingestion （食物／饮料）

引文 2：香料与提取物制造商协会（FEMA）维护着一份公认安全（GRAS）香料名单，其专家委员会审阅科学数据，以确保其在食品中使用的安全性，这也成为电子烟原料纯度的基准。

2. 吸入毒理学

虽然GRAS标准作为食品添加剂的参考，但吸入方式的生理反应截然不同。肺部缺乏肠道那样的强大代谢保护机制。

• Recent Studies:一项2021年的研究中强调 Tobacco Control分析了Juul兼容胶囊中合成冷却剂的传输率，发现其虽普遍存在，但气溶胶中的浓度大致与液体相符，表明在正常吸烟条件下转移稳定，未发生热降解形成有毒副产物（如醛类）。
• BfR Position:德国联邦风险评估研究所（BfR）指出，关于这些化合物的长期吸入安全性数据尚不充分，敦促制造商遵循预防原则，避免过量使用。

引文 3：发表在《烟草控制》（BMJ期刊）上的一项研究题为“美国市场电子烟补充液中的合成冷却剂”，对WS-3和WS-23的普及率及浓度进行了定量分析，为行业标准用量提供了基准。

引文 4：德国联邦风险评估研究所（BfR）已发表意见（如第015/2023号意见），关于电子烟添加剂的评估，强调了对包括冷却剂在内的香料化合物毒理学数据的需求。

对于制造商而言，透明度是关键。我们建议：

• Purity Testing:采购纯度高于99.5%的试剂，以避免合成副产物的影响。
• Safety Data Sheets (SDS):为每一批产品建立严格的安全数据表（SDS）档案。
• TPD Compliance:在欧盟，所有成分，包括冷却剂，均须在TPD申报中申报。确保你的CAS编号与批准名单一致，是顺利进入市场的关键。

第八章：冷却的未来——超越三巨头

行业并非一成不变。随着消费者对WS-23的耐受性增强，香精厂正积极探索下一代冷却技术。

• WS-12:WS-3的潜在继任者，它激活TRPM8，但持续时间更长，起始作用“温和”，在治疗或“缓释”应用中具有潜力。
• Hybrid Molecules:目前正进行研究，旨在改良酰胺结构以增强其在VG中的溶解性，从而解决现有高浓度配方中晶体析出的难题。
• Natural Extraction:市场上对“纯天然”电子液体的需求虽属小众，却日益增长。虽然合成WS剂为“与自然相似”或其衍生物，部分品牌正探索将薄荷进行分馏提取，去除风味挥发物，同时保留冷却前体，然而此法的效果仍不及纯粹的WS系列。

结语：缔造完美的凉意

随意将一勺“冰粉”投入混合槽的时代已成过去。现代消费者见识非凡，能够辨别廉价刺喉的冷却剂与高端细腻、层次丰富的极致凉感。

调味品的制造是一门融合艺术与化学工程的学问。通过掌握WS-23、WS-3与WS-5的不同层级，你可以精确操控感官体验。无论是制造气泡饮料、清新水果，还是令人满足的薄荷口感，皆可通过调节TRPM8受体的开关实现。

在[贵公司名称]，我们不仅销售原料，更提供解决方案。我们深谙溶解度、感官表现与货架稳定的微妙平衡。无论你是在新款一次性产品中应对结晶难题，还是试图修复风味平淡的奶油布丁，答案都藏于化学的奥秘之中。

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