마름(Trapa japonica)은 아열대 아시아 지역의 연못이나 소택지에서 생장하는 일년생 부엽성 수생식물이다. 마름의 열매를 능실(菱實) 이라고 하여 구황작물로 식용하였으며, 민간과 한방에서는 위암 등의 치료와 해독에 사용하였으며, 선행연구에서는 항산화, 항염, 항암 등의 효과가 있다고 보고된 바 있다. 그러나 열매를 제외한 마름의 수상부와 수하부에 대한 연구는 이루어진 바 없다. 이에 마름을 수상부와 수하부로 분리하여 물과 80% 에탄올을 용매로 환류 추출하고, 고온가압열수 추출하여 각 추출물에 대한 유용성분의 함량과 항산화 및 항주름 개선 효과와 세포독성 그리고 항염증 효과를 측정하여 천연유래 생리활성 유효 소재로서의 활용 가능성을 알아보고자 하였다.
1. 상이한 추출용매와 조건에서 추출된 마름 추출물의 추출 수율은 LHW 30.72%>PRE 25.83% > PRHW 23.75% > PRW 23.00% > LW 20.88% > LE 15.75%의 순으로 나타났다.
2. 마름의 플라보노이드 화합물 함량은 수상부 22.89∼40.04mg/g, 수하부 14.84∼41.46mg/g으로 PRE가 가장 높았으며, 폴리페놀 화합물은 수상부 29.26∼166.78mg/g, 수하부 46.01∼94.32mg/g으로 LW에 가장 많이 함유하였다.
3. 환원당은 수상부 57.04∼163.75mg/g이었으며, 수하부는 57.66∼182.76mg/g으로 LW와 PRW가 비교적 많은 환원당을 함유하였다. 수용성 단백질은 수상부 231.73∼401.94mg/g, 수하부 233.70∼433.64mg/g으로 LHW와 PRHW에서 가장 많이 함유하였다.
4. 상이한 pH 조건에서 아질산염 소거능 측정 결과, pH 1.2의 2,000ug/mL에서 LW에서 95.95%로 가장 높은 소거효과가 있었으며, 그다음으로 PRHW, LHW, PRW에서 90% 이상의 아질산염 소거활성을 나타내었다. pH 3.0에서도 LW는 94.29%로 매우 우수한 효과를 보였으며, pH 6.0에서는 모든 추출물이 12% 미만의 낮은 활성을 나타내었다.
5. DPPH radical 소거활성을 62.5∼2,000ug/mL의 농도에서 측정한 결과, 29.40∼96.32%로 62.5 ug/mL에서 LE가 29.40%로 가장 낮았으며, LW 50.00%, 그리고 LHW와 수하부 추출물 모두 75% 이상의 매우 높은 DPPH radical 소거효과가 있었다.
6. ATBT radical 소거활성을 500ug/mL에서 PRW 100.21% > LHW 99.83% > LW 98.26% > PRE 95.30$ > PRHW 72.15% > LE 64.88%의 소거율을 보였으며, LE와 LHW는 15.625 ug/mL에서도 각각 53.92%와 47.23%의 소거효과를 나타내었다.
7. SOD 유사활성은 2,000ug/mL에서 12.14∼30.56%로 수하부인 PRW가 높았으며, 그다음으로 LE가 21.53%의 활성을 보였다.
8. 항주름 효과를 알아보기 위해 collagenase 저해효과를 측정한 결과, 2,000ug/mL에서 PRE 63.39% > LHW 57.09% > PRHW 48.30% > PRW 44.11% > LW 42.73% > LE 37.66%의 순으로 저해효과가 있었다.
9. Elastase 저해율은 2,000ug/mL에서 LE와 PRW에서 각각 12.05%와 7.54%였으며, 다른 추출물은 반응이 없었다.
10. 피부의 모공이 수축되는 수렴효과인 astringent 효과는 10mg/mL에서 LW가 38.27%였으며, LHW 13.92%, PRHW 12.92%, PRW 10.40%, LE 7.24%였으며, PRE는 반응이 없었다.
11. 피부의 색소 침착과 노화의 촉진 및 식품의 갈변화를 일으키는 원인인 tyrosinase의 저해효과를 측정한 결과, 2,000ug/mL에서 13.95∼50.74%로 LHW가 가장 높은 저해율을 보였으며, 그다음으로 LW(45.11%)가 비교적 우수한 tyrosinase 저해효과를 나타내었다.
12. 100ug/mL의 농도로 200∼400nm에서 자외선 차단효과를 측정한 결과, UV-C 영역인 260-280nm의 파장에서 수상부의 LW에서 흡수 피크가 가장 높았으며, 그다음으로 LHW가 높았다.
13. MTT assay법을 이용하여 마우스 대식세포주인 RAW264.7 세포의 독성을 측정한 결과, PRW는 저농도에서는 세포 생존율이 감소하였으나 농도가 증가함에 따라 세포 생존율도 증가하였으며, PRHW는 50ug/mL에서도 약 27%의 생존율이 감소하여 RAW264.7 세포에 대한 독성이 있음을 확인하였다.
14. 항염증 효과를 확인할 수 있는 xanthine oxidase 저해활성 실험 결과 2,000ug/mL에서 LW에서 38.00%였으며, 그다음으로 PRW 30.26%, PRE 29.66%의 저해효과를 나타내었다.
15. RAW264.7 대식세포에서 LPS로 유도된 NO 생성량을 측정한 결과, 12.5ug/mL에서 PRHW와 LE는 NO 생성량이 증가하여 염증 유발 가능성이 있음을 확인 하였다.
이상의 결과 마름의 수상부와 수하부로 나뉘어 물과 에탄올을 용매로 추출한 6가지 추출물의 유용물질과 생리활성 및 항주름 개선의 활성을 측정한 결과, 수상부와 수하부 모두 물을 용매로 추출한 경우 다량의 폴리페놀 화합물과 환원당 및 수용성 단백질을 함유하였으며, 항산화 활성 및 항주름 개선 효과도 우수하였다. 이에 식용 및 약용으로 활용도가 낮은 마름의 수상부와 수하부는 항산화 및 항노화 소재로서 활용 가능성이 있을 것으로 판단된다. 그러나 수하부의 PRHW는 대식세포 RAW264.7 세포에 대한 세포독성과 NO 생성 촉진되는 것으로 나타나, 마름을 활용할 경우, 물에 뜨는 수상부만을 항산화 및 항노화 소재로 활용 하는 것이 좋을 것으로 사료된다.

Trapa japonica commonly known as “water nut” or “water chestnut” is an annual aquatic plant belonging to the family of Trapaceae. It is a free floating plant grown in shallow water fields, ponds or swampy lands in sub-tropical Asian countries. The fruit of T. japonica was called Neungin(菱仁) or Neungsil(菱實) and it was edible as an oral crop. Also it was used in the treatment and detoxification of stomach cancer in private and oriental medicine.
In previous studies, it has been reported that it has antioxidant, anti-inflammatory, and anti-cancer effects. However, no research has been conducted on the floating and submergence part of the T. japonica except for the fruit. Accordingly, the floating and submergence part of the T. japonica were extracted for reflux extraction and Pressurized hot water extraction with water and 80% ethanol. Then, each extract were measured the content of useful ingredients, antioxidant and anti-wrinkle improvement effects, cytotoxicity and anti-inflammatory effects.
1. The dried extract yields of extracted under different extraction solvents and conditions were in the order of LHW 30.72% > PRE 25.83% > PRHW 23.75% > PRW 23.00% > LW 20.88% > LE 15.75%, respectively.
2. The content of flavonoid compounds in T. japonica extracts were 22.89 to 40.04 mg/g in the floating part and 14.84 to 41.46 mg/g in the submergence part.
3. The reducing sugar contents of floating part extracts were 57.04 to 163.75 mg/g, the submergence part was 57.66 to 182.76 mg/g. The LW and PRW were contained the most reducing sugars. The contents of water soluble protein of floating and submergence part extracts were 231.73 to 401.94 mg/g and 233.70 to 433.64 mg/g, respectively. It was contained most in LHW and PRHW.
4. In the measurement of nitrite scavenging effect, LW was the highest scavenging effect at 95.95%, followed by PRHW, LHW, and PRW showed more than 90% nitrite scavenging activity at pH 1.2, 2,000ug/mL. Also LW showed a very good effect at 94.29%, in the pH 3.0 condition. All extracts showed a low activity of less than 12% at pH 1.2.
5. The DPPH radical scavenging activities measured at the concentration of 62.5 to 2,000ug/mL, it were 29.40% to 96.32%. The LHW and submergence part extracts were very excellent scavenging effect of more than 75% at 62.5 ug/mL.
6. The ATBT radical scavenging abilities were scavenging rate of PRW 100.21%, LHW 99.83%, LW 98.26%, PRE 95.30%, PRHW 72.15% and LE 64.88% in the concentration of 500ug/mL. LE and LHW showed 53.92% and 47.23% at 15.625 ug/mL, respectively.
7. In the results of SOD-like activity of extracts from T. japonica floating and submergence parts was high as a result of 30.56%(PRW), 21.53%(LE ), 19.22%(PRE), 17.21%(LHW), 13.75%(PRHW) and 12.14%(LW) in the concentration of 2,000ug/mL, and it was increased in proportion to the rise in concentration.
8. The measurements of collagenase inhibition activities of extracts from the floating and submergence parts of T. japonica were PRE 63.39%, LHW 57.09%, PRHW 48.30%, PRW 44.11%, LW 42.73% and LE 37.66% in the concentration of 2,000ug/mL, respectively
9. The results of elastase inhibition activities of extracts from the floating and submergence parts of T. japonica revealed LE 12.05% and PRW 7.54% in the concentration of 2,000ug/mL, but the other extracts did not elastase inhibitory reaction.
10. The astringent inhibitory effect was LW 38.27%, LHW 13.92%, PRHW 12.92%, PRW 10.40% and LE 7.2% in the concentration of 10 mg/m, PRE was not astringent inhibitory effect.
11.The tyrosinase inhibition activity of extracts from the floating and submergence parts of T. japonica was high as a result of 50.74%(LHW) and 45.11%(LW) in the concentration of 2,000ug/mL.
12. In the results of UV-blocking effect at 200 to 400nm at 100ug/mL, the absorption peak was highest in the LW at 260∼280nm, followed by the highest LHW.
13. As a result of RAW264.7 macrophage cell cytotoxicity by the MTT assay method, PRW decreased the cell viability at low concentration, but increased cell viability as the concentration increased. PRHW was confirmed to be cytotoxic to RAW264.7 cells by decreasing the survival rate of about 27% in the concentration 50ug/mL.
14. In the results of xanthine oxidase inhibitory activity, LW was 38.00% in the 2,000ug/mL, followed by 30.26% of PRW and 29.66% of PRE.
15. As a result of measuring the amount of NO production induced by LPS in RAW264.7 macrophages, PRHW and LE were increased NO production in the 125ug/mL, it was confirmed that there is a possibility of causing inflammation.
As a result of the above, the water extracts of floating and submergence parts of T. japonica contained a large amount of polyphenol compounds, reducing sugars, and water soluble proteins, and were excellent in antioxidant activity and anti-wrinkle effect. Therefore, it is believed that the use of T. japonica, which is less useful for edible and medicinal purposes, may be used as an antioxidant and anti-aging material. However, PRHW in the lower part of the hand showed increased cytotoxicity and NO production to macrophage RAW264.7 cells, so it is considered that the use of only the floating part is recommended.