复制碳酸化：“碳酸”电子烟口味背后的化学原理

作者：研发团队，CUIGUAI Flavoring

发表者：Guangdong Unique Flavor Co., Ltd.

Last Updated: 2026 年 1 月 24 日

液体到蒸汽的转变

简介：饮料电子烟的圣杯

对于香料化学家和电子烟油制造商来说，很少有挑战比复制“嘶嘶声”更令人畏惧或更有价值。当消费者吸食“可乐”、“柠檬汽水”或“起泡香槟”口味时，他们的期望不仅仅是糖和芳香剂的味道。他们正在寻找碳酸化的触感、刺痛感和清爽感。

在传统饮料中，这种感觉是由溶解的二氧化碳 (CO₂）在压力下。当压力释放时，CO₂形成气泡，物理刺激舌头并触发特定的神经通路。然而，在电子尼古丁输送系统 (ENDS) 领域，我们无法将气体“溶解”到丙二醇 (PG) 或植物甘油 (VG) 中，从而在雾化器的加热元件中幸存下来。

为了复制“碳酸”口味，我们必须摆脱气体的物理原理，转向复杂的化学原理。化学感受——三叉神经的化学刺激。本文对我们如何使用有机酸、清凉剂和挥发性芳香酯来欺骗人脑，使其在不存在气体的情况下感知到闪闪发光的感觉进行了详尽的技术分析。

1.“嘶嘶”感觉的神经生物学

为了重现感觉，我们必须首先了解身体如何感知它。碳酸化不仅仅是一种“感觉”，更是一种感觉。它实际上是一种味道。几十年来，人们一直认为苏打水中的“嘶嘶声”纯粹是机械性的——气泡在舌头上爆裂。然而，最近的神经生物学研究证明并非如此。

1.1碳酸酐酶 4 (CA4) 的作用

碳酸化的感觉主要是由一种称为“碳酸化”的酶介导的。碳酸酐酶 4 (CA4)，位于舌头的酸味味觉感受器细胞上。当一氧化碳₂进入口腔后，CA4将其转化为碳酸氢根离子和质子（H⁺）。这些质子刺激酸味敏感细胞，向大脑发送特定信号。

引文 1：加州大学圣地亚哥分校在《科学》杂志上发表的研究表明，检测酸味的味觉细胞可以感知碳酸饮料的“嘶嘶声”，特别是通过 CA4 酶。

资料来源：“碳酸化的味道”，《科学》/美国科学促进会。网址：https://www.science.org/doi/10.1126/science.11​​80012

1.2三叉神经反应

除了味觉感受器之外，“嘶嘶声”还涉及三叉神经，负责检测面部和口腔的温度、疼痛和刺激。苏打水的“刺痛感”是一种轻微的“化学伤害感受”——一种微小的、受控的“疼痛”信号，大脑将其解读为清爽。在电子烟液中，我们必须找到能够引发这种三叉神经“刺痛”而不引起实际不适的化学物质。

2. 物理差距：为什么我们不能使用真正的二氧化碳₂

在软饮料行业，CO₂在高压（通常为 30-45 psi）下被压入水中。在电子烟液瓶中，维持这样的压力是不可能的。此外，即使我们可以碳酸化 PG/VG 碱，电子烟的物理原理也会挫败我们的努力：

• 汽化温度：电子烟液被加热至 180°C 至 250°C 之间。在这些温度下，任何溶解的气体都会在液体到达使用者的嘴之前立即从液体中排出。
• 表面张力：与水相比，VG 具有较高的粘度和表面张力。 VG 中的气泡不会以与水中相同的速度或频率“爆裂”，导致口感“沉重”而不是“明亮”。

因此，电子烟中的“嘶嘶声”是感觉错觉通过三个化学支柱创建：酸度、清凉感和挥发性“提升”。

二氧化碳分子图

3.第一支柱：酸性咬伤（“刺痛”）

“嘶嘶”幻觉最关键的组成部分是有机酸的使用。因为大脑将对酸味敏感细胞的刺激与碳酸化联系起来，所以我们使用特定的酸混合物来模拟 CO 时发生的 pH 值下降₂溶于水。

3.1苹果酸（C₄H₆o₅)

苹果酸是“碳酸”电子烟的主要工具。它会在舌头边缘立即产生尖锐的“刺痛感”。与其他酸不同，苹果酸具有“挥之不去”的酸味，类似于喝了一口苏打水后碳酸在口腔中的感觉。

3.2柠檬酸（C₆H₈o₇)

Citric acid is used for “brightness.” In beverage profiles like Lemon-Lime or Orange Soda, Citric acid provides the initial “zing.” However, Citric acid can be hard on coils (causing “gunking”), so it is often used in a 10% dilution in PG.

3.3酒石酸（C₄H₆o₆)

对于“葡萄汽水”或“香槟”风味来说，酒石酸是必不可少的。它提供“更干”的口感和更重的“口感”，模仿发酵或葡萄饮料中的单宁和碳酸化作用。

3.4pH 平衡的重要性

“起泡”电子烟液的 pH 值通常介于3.5 和 4.5。如果 pH 值降得太低，味道就会变得“刺鼻”而不是“起泡”。如果太高，味道就会“平淡”。

4. 第二支柱：冷却剂（“冷烧”）

温热的苏打水尝起来永远不会像冷苏打水那样起泡。这是因为寒冷的温度会使口腔中的 TRPM8 受体变得敏感，从而放大三叉神经对“嘶嘶声”的反应。在电子烟中，我们使用“Coolada”或专门的冷却剂来模拟这一点。

冷却剂曲线比较

4.1WS-23（N,2,3-三甲基-2-异丙基丁酰胺）

WS-23 是“起泡”电子烟的行业标准，因为它提供了干净、强烈的冷感没有薄荷余味。通过冷却蒸气，我们创造了大脑接受“嘶嘶”错觉所需的环境条件。

4.2WS-3（N-乙基-对薄荷烷-3-甲酰胺）

WS-23 可以清凉喉咙，而 WS-3 则更侧重于舌头和上颚。 WS-23 和 WS-3 的混合物通常用于创造“满口”的冰凉感，模仿饮用冰镇碳酸饮料的体验。

5. 第三支柱：挥发性酯和“提升”

当你打开一瓶苏打水时，你首先感受到的是“芳香爆发”——气体将挥发性风味分子带入你的鼻子。为了在电子烟中复制这一点，我们使用高挥发性酯。

5.1乙酸乙酯

乙酸乙酯是一种常见的酯，用于提供“提升”作用。它具有轻微的果香、“空灵”的香味和非常低的沸点。当少量添加时，它可以帮助其他口味在蒸气到达味蕾的那一刻“弹出”，模仿碳酸化携带芳香的方式。

5.2柠檬醛和柠檬烯

对于柑橘汽水来说，通过使用“头重脚轻”的柑橘味来增强“碳酸”的感觉。柠檬提供尖锐的、糖果般的柠檬味，同时柠檬烯带来橙子或酸橙的辛辣、闪亮的前调。

5.3“香槟”酯：甲基苯基缩水甘油酸乙酯

在起泡酒中，这种酯（通常被称为“草莓醛”，尽管它是一种酯）提供了一种“气泡水果”的细微差别，当与酒石酸结合时，会产生令人信服的“起泡”感觉。

6.“碳酸氢盐”理论：我们可以使用泡腾剂吗？

电子烟油 DIY 圈中最持久的“黑客”之一是添加少量的碳酸氢钠（小苏打）或碳酸氢钾。该理论认为，盘管的热量会导致碳酸氢盐释放 CO₂气体直接变成蒸气。

6.1技术现实

虽然这技术上它在分子水平上工作，它带来了重大的制造挑战：

• 溶解度：碳酸氢盐不能很好地溶解在 PG/VG 中。这会导致“沉降”，粉末沉淀在瓶子底部。
• 线圈损坏：矿物盐是非挥发性的。当电子液体蒸发时，盐残留在线圈上，导致使用数小时内出现“结皮”和烧焦的味道。
• pH值干扰：碳酸氢盐呈碱性。它们中和了我们产生“嘶嘶”感觉所需的酸（苹果酸/柠檬酸）。

作为专业制造商，我们通常避免碳酸氢盐，而倾向于马尔顿乙基和三乙酸，可以在不破坏硬件的情况下，将“口感”修改得“更轻”、更“充气”。

引文 2：香料和提取物制造商协会 (FEMA) 提供香料物质的安全数据和“GRAS”（公认安全）列表。他们对酯和有机酸的研究为 ENDS 中使用的“嘶嘶”成分的安全性奠定了基础。

资料来源：FEMA GRAS 列表。网址：https://www.femaflavor.org/gras

7. 口感和“闪光”效果

由于 VG 含量高，“扁平”电子烟通常感觉“糖浆”或“沉重”。为了使味道感觉“起泡”，我们必须“减轻”口感。

7.1三醋精的作用

三醋精（三乙酸甘油酯）是一种溶剂和口感改良剂。它对蒸气的感知有“稀释”作用，使其感觉不像厚重的云，而更像“尖锐”的薄雾。这种“稀释”对于饮料特性至关重要。

7.2赤藓糖醇：“脆”的秘密

虽然三氯蔗糖是电子烟的标准甜味剂，但它可能会让人感觉“重”和“粘”。许多“起泡”配方使用赤藓糖醇。赤藓糖醇的甜度较低，但溶解时会产生“清凉”感觉（“溶液热”）。这为电子烟的口感增添了三氯蔗糖无法比拟的“脆感”。

碳酸风味映射信息图

8. 案例研究：解构“碳酸可乐”简介

为了了解这些原则的实际应用，让我们看看如何从头开始构建“碳酸可乐”浓缩口味。

8.1基础（“糖浆”）

• 焦糖和香草：核心的甜味。
• 肉桂和肉豆蔻（微量）：定义可乐的“香料”味道。
• 磷酸（痕量）：传统的苏打水，但在电子烟中，我们经常用苹果酸/酒石酸混合物代替，以获得更好的线圈寿命。

8.2“嘶嘶”套餐

• Malic Acid (10% Dilution):Added at 2% of the total volume. This provides the “prickle.”
• WS-23：Added at 1.5%. This provides the “iced” sensation.
• 乙酸乙酯：Added at 0.2%. This provides the “volatile lift” when the bottle is opened and the vapor is inhaled.
• 柠檬和酸橙萜烯：Added at 0.5% to provide the “bright” top-end that mimics the carbonic acid “zing.”

8.3结果

吸电子烟时，用户首先感受到的是冷（WS-23），紧接着是酸性刺痛（苹果酸）。当他们呼气时，挥发性酯（乙酸乙酯）将可乐香气带入鼻后通道，创造出模仿一杯新鲜可乐的“起泡”感官体验。

9. 稳定性和线圈寿命方面的挑战

创造“起泡”味道是一回事，但创造“起泡”味道是一回事。使其能够稳定保存是另一回事。

9.1酸味相互作用

随着时间的推移，高浓度的苹果酸或柠檬酸会导致其他风味分子的“酯化”或“水解”。例如，“草莓汽水”可能会在六个月内失去草莓的“亮度”，因为酸会慢慢分解草莓酯。

引文 3：《农业和食品化学杂志》上的一项研究指出，酯在酸性环境中的稳定性是保质期的主要问题，因为溶液的 pH 值直接影响芳香族化合物的降解速率。

资料来源：“酸性介质中风味酯的稳定性”，ACS Publications。网址：https://pubs.acs.org/journal/jafcau

9.2线圈涂胶和焦糖化

酸性“起泡”电子烟因缩短线圈寿命而臭名昭著。甜味剂（如三氯蔗糖）和有机酸的结合产生了一种“糖浆”，可在加热元件上快速焦糖化。为了解决这个问题，我们建议：

• 使用高纯酸矿物质含量极低。
• 平衡“嘶嘶声”赤藓糖醇而不是纯三氯蔗糖。
• 鼓励用户在温度稍低防止酸性成分“烧焦”。

10.“碳酸”添加剂的监管格局

与所有调味成分一样，安全性至关重要。电子烟行业正受到像美国政府这样的机构的严格审查美国食品药品监督管理局和TPD.

• 二乙酰基和乙酰丙酰基：这些必须完全避免。 “碳酸”口味主要以饮料为基础，对于这些“爆米花肺”化学物质来说自然风险较低。
• 酸度和呼吸系统健康：目前正在研究吸入酸化气溶胶的影响。虽然“嘶嘶”包装中使用的浓度非常低，但我们确保所有的酸都是USP/FCC 级并进行了吸入安全性测试。

引证 4：英国药品和保健品监管局 (MHRA) 以及欧洲烟草产品指令 (TPD) 对添加剂设定了严格的限制。他们的指导方针强调，调味化学品在加热状态下不得对人类健康造成风险。

资料来源：“电子烟通知指南”，MHRA。网址：https://www.gov.uk/guidance/e-香烟-regulations-for-consumer-products

11. 未来前沿：“Fizz”的新分子

对“完美嘶嘶声”的追求仍在继续。我们目前正在探索几个新的化学前沿：

11.1 高级 TRPA1 激动剂

虽然 WS-23 以“冷”受体为目标，但我们正在研究专门针对“冷”受体的分子。TRPA1（瞬时受体电位锚蛋白1）受体。这些受体会对芥末或辣根的“刺痛”做出反应。在微剂量下，它们可以提供比苹果酸更真实的“闪光”。

11.2封装酸

通过将有机酸封装在热敏脂质壳中，我们可以保护线圈免于“粘稠”，同时允许酸仅在达到汽化所需的温度时释放。

11.3 “充气”芳烃

我们正在研究具有更高“蒸气压”的“低密度”风味分子，使它们在吸入时能够更快地膨胀，从而产生“蓬松”或“起泡”的口感。

结论：感官欺骗的艺术

电子烟口味中的“嘶嘶声”证明了现代风味化学的力量。它是神经生物学、有机化学和感觉心理学的交响曲。我们不需要二氧化碳₂创造“闪光”；我们只需要了解人脑用来识别这种感觉的触发因素。

通过精准应用苹果酸为了“刺痛”，WS-23对于“寒冷”，以及挥发性酯类对于“电梯”，我们可以将电子烟用户运送到一杯他们最喜欢的清爽苏打水中。随着我们不断完善我们的“fizz”套餐，我们仍然致力于强度、稳定性和最重要的安全性之间的平衡。

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