Als selektives Präbiotikum fördert 2'-FL signifikant die Vermehrung nützlicher Bakterien wie Bifidobakterien, während es das Wachstum schädlicher Bakterien wie Clostridioides difficile hemmt und so zur Etablierung einer gesunden Darmmikroökologie beiträgt. Klinische Studien haben gezeigt, dass die Supplementierung von 2'-FL in Säuglingsnahrung die relative Häufigkeit von Bifidobakterien im Darm von Säuglingen auf etwa 60 % erhöhen kann, was den bei gestillten Säuglingen beobachteten Werten nahekommt. Die Fermentation von 2'-FL durch die Darmmikrobiota steigert die Produktion kurzkettiger Fettsäuren (Acetat und Butyrat), unterstützt entzündungshemmende Reaktionen und liefert Energie für die Kolonozyten.

2'-FL fördert die Reifung des Immunsystems, erhöht die Plasma-IgG- und IgA-Spiegel und stärkt die intestinale Schleimhautbarriere. Eine randomisierte kontrollierte klinische Studie mit über 300 Säuglingen zeigte, dass Säuglinge, die mit 2'-FL-angereicherter Säuglingsnahrung gefüttert wurden, 29 %–83 % niedrigere Konzentrationen entzündlicher Zytokine (IL-1β, IL-6, TNF-α) aufwiesen. Eine weitere klinische Studie zeigte, dass mit 2'-FL und LNnT angereicherte Säuglingsnahrung das Risiko von Infektionen der oberen Atemwege um 42 % und von Mittelohrentzündungen um 71 % senkte und gleichzeitig den Einsatz entsprechender Medikamente deutlich reduzierte.

2'-FL fungiert als ein „Köderrezeptor“, der schädliche Krankheitserreger bindet, deren Anheftung an Darmepithelzellen verhindert und dabei hilft, sie aus dem Körper auszuspülen. Studien haben gezeigt, dass 2'-FL die Darmbesiedlung durch Escherichia coli O157 um über 90 % und das Eindringen von Campylobacter jejuni um 80 % reduzieren kann, während die Expression von Mucin MUC2 (um mehr als 20 %) signifikant erhöht wird, was die Barrierefunktion des Darms stärkt. 2'-FL erhöhte zudem signifikant die Häufigkeit von Akkermansia, einem wichtigen nützlichen Bakterium, das eng mit der Stoffwechselgesundheit verbunden ist.

Forschungsergebnisse zeigen, dass 2'-FL positive Auswirkungen auf Lernen und Gedächtnis hat. Tierstudien ergaben, dass Schweine, die mit 2'-FL gefüttert wurden, größere Riechkolbenvolumina aufwiesen, mit veränderten Expressionsniveaus von Genen, die mit der Synthese von Dopamin, GABA und Cholin zusammenhängen. Die langfristige orale Verabreichung von 2'-FL verbessert nachweislich die synaptische Plastizität bei Nagetieren und erhöht die Expression von Molekülen, die an der Speicherung neu erworbener Erinnerungen beteiligt sind, wodurch die Lern- und Gedächtnisfähigkeiten verbessert werden. Eine frühe Exposition gegenüber 2'-FL kann die kognitive Entwicklung von Säuglingen fördern.

Klinische Studien haben gezeigt, dass Säuglinge, die mit 2'-FL angereicherte Säuglingsnahrung erhielten, eine vergleichbare Kolik-Inzidenzrate wie die gestillte Gruppe aufwiesen (10,5 % vs. 8,8 %), und die Inzidenz von atopischer Dermatitis war ebenfalls niedriger als in der Gruppe mit Standardnahrung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine 2'-FL-Supplementierung dazu beitragen kann, das Risiko von Säuglingskoliken und atopischer Dermatitis zu verringern.

Tierstudien haben gezeigt, dass 2'-FL nicht nur den Insulinspiegel erhöhen, sondern auch die Verdaulichkeit und Verwertung von Kalzium, Phosphor, Rohfett und Gesamtenergie verbessern kann, was zur Knochengesundheit und allgemeinen Nährstoffaufnahme beiträgt.