Là một prebiotic chọn lọc, 2'-FL thúc đẩy đáng kể sự phát triển của các vi khuẩn có lợi như Bifidobacterium, đồng thời ức chế sự phát triển của các vi khuẩn có hại như Clostridioides difficile, giúp thiết lập một môi trường vi sinh đường ruột khỏe mạnh. Các nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra rằng việc bổ sung 2'-FL vào sữa công thức cho trẻ sơ sinh có thể làm tăng độ phong phú tương đối của Bifidobacterium trong đường ruột của trẻ lên khoảng 60%, tiến gần đến mức quan sát thấy ở trẻ bú mẹ. Quá trình lên men 2'-FL bởi hệ vi sinh đường ruột tăng cường sản xuất các axit béo chuỗi ngắn (acetate và butyrate), hỗ trợ các phản ứng chống viêm và cung cấp năng lượng cho các tế bào biểu mô ruột kết.

2'-FL thúc đẩy sự trưởng thành của hệ miễn dịch, nâng cao nồng độ IgG và IgA trong huyết tương, đồng thời tăng cường hàng rào niêm mạc ruột. Một thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên có đối chứng trên hơn 300 trẻ sơ sinh cho thấy những trẻ được nuôi bằng sữa công thức bổ sung 2'-FL có nồng độ cytokine gây viêm (IL-1β, IL-6, TNF-α) thấp hơn từ 29% đến 83%. Một nghiên cứu lâm sàng khác chỉ ra rằng sữa công thức bổ sung 2'-FL và LNnT giúp giảm 42% nguy cơ nhiễm trùng đường hô hấp trên và 71% nguy cơ viêm tai giữa, đồng thời giảm đáng kể việc sử dụng các loại thuốc liên quan.

2'-FL hoạt động như một "thụ thể giả" liên kết với các mầm bệnh có hại, ngăn chặn sự bám dính của chúng vào tế bào biểu mô ruột và giúp đào thải chúng ra khỏi cơ thể. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng 2'-FL có thể làm giảm sự xâm nhập của Escherichia coli O157 vào ruột hơn 90% và sự xâm lấn của Campylobacter jejuni tới 80%, đồng thời tăng cường đáng kể biểu hiện mucin MUC2 (hơn 20%), củng cố chức năng hàng rào ruột. 2'-FL cũng làm tăng đáng kể sự phong phú của Akkermansia, một loại vi khuẩn có lợi quan trọng liên quan chặt chẽ đến sức khỏe trao đổi chất.

Nghiên cứu chỉ ra rằng 2'-FL có tác động tích cực đến khả năng học tập và trí nhớ. Các nghiên cứu trên động vật cho thấy lợn được cho ăn 2'-FL có thể tích khứu giác lớn hơn, với sự thay đổi mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến tổng hợp dopamine, GABA và choline. Việc sử dụng 2'-FL đường uống lâu dài đã được chứng minh là cải thiện tính dẻo dai của khớp thần kinh ở loài gặm nhấm và tăng biểu hiện của các phân tử liên quan đến việc lưu trữ ký ức mới, từ đó cải thiện khả năng học tập và trí nhớ. Tiếp xúc sớm với 2'-FL có thể thúc đẩy sự phát triển nhận thức ở trẻ sơ sinh.

Nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra rằng trẻ sơ sinh được nuôi bằng sữa công thức bổ sung 2'-FL có tỷ lệ mắc đau bụng tương đương với nhóm bú mẹ (10,5% so với 8,8%), và tỷ lệ viêm da dị ứng cũng thấp hơn so với nhóm dùng sữa công thức tiêu chuẩn. Những phát hiện này cho thấy việc bổ sung 2'-FL có thể giúp giảm nguy cơ đau bụng ở trẻ sơ sinh và viêm da dị ứng.

Các nghiên cứu trên động vật đã chứng minh rằng 2'-FL không chỉ có thể làm tăng nồng độ insulin mà còn cải thiện khả năng tiêu hóa và hấp thụ canxi, phốt pho, chất béo thô và tổng năng lượng, góp phần vào sức khỏe xương và hấp thụ dinh dưỡng tổng thể.