Background: This study examined the hypoglycemic and kidney protective effect of black ginseng in streptozotocin-induced diabetic mice. Methods and Results: Diabetes was induced by treating mice with streptozotocin (STZ) for four weeks. In vivo studies were performed in order to investigate the hypoglycemic effect of the black ginseng prosapogenin (GBG05-FF) extract. The body weight and blood glucose level were measured. Moreover, after the mice were sacrificed, the kidneys were isolated and histological changes were observed with hematoxylin and eosin staining. Blood urea nitrogen and creatinine levels were also measured. The results showed that administration of black ginseng increased body weight. Compared to blood glucose levels in STZ mice, blood glucose levels were reduced by 48% in STZ mice supplemented with 300 ㎎/㎏ of black ginseng, and by 69% in STZ mice supplemented with 900 ㎎/㎏. Furthermore, histopathological examination of STZ mouse kidneys revealed, changes in the kidneys, epithelial cell damages, inflammatory cell infiltration and glomerulus hypertrophy. However, a significant reduction of glomerular water droplets (indicative of glomerulus hypertrophy) was observed in the kidneys of STZ mice supplemented with black ginseng extract. Conclusions: These results suggest that black prosapogenin (GBG05-FF) ginseng extract has a significant hypoglycemic effect and can be used as an anti-diabetic substance and renal protective agents as part of dietary supplements or novel drugs.

본 연구에서 사용한 홍삼 전분은 홍삼 농축액 제조 공정에서 발생하는 부산물중 하나로 현재까지는 특별한 활용도가 없었다. 하지만 홍삼 농축액 제조 과정에서 발생되는 홍삼 유래의 물질로 홍삼의 유효 성분인 진세노사이드 및 각종 유리당, 탄수화물 등이 풍부한 안전한 소재로서의 가능성을 알아보고자 하였다. 홍삼전분을 이용한 새로운 홍삼막걸리의 차별화를 위하여 제품의 진세노사이드 함량, 유기산, 유리당, 효모수 등을 분석하였다. 효모 생균수의 변화 조사결과 4℃에서 저장하였을 때는 저장 20일까지 효모 균수에 큰 변화가 없었지만 25℃ 저장에서는 저장 20일에 초기 효모균수의 약 75%가 감소되었다. 유기산분석 결과 막걸리에서는 lactic acid가 4.16 mg/mL의 농도로 가장 많았으며, 그 다음으로는 citric acid 0.88 mg/mL, malic acid 0.39 mg/mL의 순서로 많았다. 저장 초기에는 malic acid의 함량이 4℃ 및 25℃에서 0.39 mg/mL 와 0.58 mg/mL 이었으나 저장일이 20일 경과하였을 때에는 0.46 mg/mL 그리고 0.17 mg/mL으로 측정되었고 대부분의 유기산은 저장기간에 관계없이 변화가 크게 나타나지 않았으나 butyric acid는 증가를 보였다. 20일 경에 lactic acid와 isobutyric acid는 감소하였으며 다른 종류의 유기산은 증가를 보였다. 유리당 분석결과 glucose가 4.4 mg/mL, sucrose 2.8 mg/mL 그리고 mannose 1.4 mg/mL 으로 막걸리의 주 구성당으로 분석되었으며 저장기간이 지속되면서 sucrose, glucose, mannose의 함량은 감소를 보여 알콜 발효의 주요 기질로 사용되었음을 보여주었다. 저장 4~8일 이후부터는 당이 급격히 감소하였으며 8일 이후부터는 큰 차이를 보이지 않았다. 이것은 저장 중 당분이 알콜과 탄산가스로 분해되었기 때문에 함량이 감소한 보여진다. 4℃에서 저장시, 일반적인 유통기간보다(10일) 긴 20일 동안 유리당의 변화를 보였으며 유리당은 12일 경에 sucrose, glucose와 mannose의 양은 1/2으로 감소하였다. 총산 및 pH 분석결과 각 저장온도에서 저장기간에 따른 pH의 변화는, 4℃에서 저장한 경우, 저장 4일경 pH 4.3에서 8일경 pH 3.8로 떨어지면서 저장기간 동안 서서히 감소되었다. 25℃에서 저장한 경우, pH 4.6~3.2 수준으로 4℃ 저장 온도보다 25℃ 온도에서 pH가 낮게 관찰 되었고 진세노사이드 분석결과 함량은 2.47 mg/g으로 측정되었다.