Sachverhalt: A. Der 1952 geborene X._ war seit 1. Januar 2009 als Gipser bei der A._ GmbH - seit 4. März 2009 bis zur Löschung der konkursiten Gesellschaft von Amtes wegen am xxx 2012 als deren Gesellschafter mit Einzelunterschrift - tätig gewesen. Vom 16. Januar 2009 bis 15. Januar 2011 bezog X._ bei vollständiger Arbeitsunfähigkeit Krankentaggelder der Helsana Versicherungen AG. Am 2. Februar 2012 beantragte er Arbeitslosenentschädigung ab dem folgenden Tag. Mit Verfügung vom 14. Juni 2012 verneinte die Unia Arbeitslosenkasse einen Anspruch auf Arbeitslosenentschädigung mangels nachgewiesenem Lohnfluss. Daran hielt die Unia auf Einsprache hin fest (Einspracheentscheid vom 29. August 2012). B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich mit Entscheid vom 4. Dezember 2012 ab. C. X._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, in Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids sei der Anspruch auf Arbeitslosenentschädigung zu bejahen, da er die Beitragszeit erfüllt habe. Die Vorinstanz und das Staatssekretariat für Wirtschaft (SECO) haben auf eine Stellungnahme verzichtet, die Unia Arbeitslosenkasse schliesst auf Abweisung der Beschwerde. 