本发明公开一种醛缩酶生物元件筛选方法以及将系列醛缩酶用于催化甲醛与丙酮酸缩合反应合成4‑羟基‑2‑酮丁酸的相关应用。本发明提供的醛缩酶为SEQ ID NO.1‑NO.10所示的蛋白,或经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失/添加所获得的功能相同的蛋白。所述醛缩酶具有以下特性:1)属于HpcH功能域家族蛋白;2)序列长度为240‑320个氨基酸;3)现有数据库功能注释为4‑羟基‑2‑氧代戊酸醛缩酶(可催化乙醛与丙酮酸缩合反应);所述醛缩酶能够以甲醛与丙酮酸为底物,在适当的条件和介质内进行酶催化反应,可高效生物合成4‑羟基‑2‑酮丁酸,具有反应条件温和、立体选择性好、无污染等显著特点。