Фамилия Мамелькина — редкий случай, когда прозвище или имя, лёгшее в основу, почти наверняка связано с тюркским миром, но при этом сама фамилия имеет типично русский суффикс -ин. Разберёмся по порядку.

Основа здесь — «мамель» или «мамелька». Скорее всего, это уменьшительно-ласкательная форма от тюркского имени Мамед (народный вариант Магомеда, Мухаммеда). В русских говорах и документах XVI–XVII веков такие «обрусевшие» формы тюркских имён были обычны: Мамедко, Мамелька. Суффикс -ин указывает на принадлежность: Мамелькин — значит «сын Мамельки» или «человек из семьи Мамельки». Модель образования проста и характерна для крестьянских и посадских фамилий центральной России.

Есть и более прозаичная, хотя и менее вероятная версия. В некоторых южнорусских и украинских говорах «мамля» или «мамеля» — человек, который говорит невнятно, мямлит. Тогда Мамелька — прозвище по характерной речи. Однако первая версия выглядит убедительнее: фамилия с тюркским личным именем в основе встречается в Поволжье и на юге чаще, чем прозвище от «мямли».

Географически фамилия Мамелькина (и мужской вариант Мамелькин) привязана к регионам, где было сильно татарское и башкирское влияние, а также к казачьим областям. Встречается она нечасто, что говорит о локальном происхождении — возможно, от одной семьи или небольшой группы переселенцев. Сословно носители, скорее всего, были государственными крестьянами или однодворцами (особенно если фамилия закрепилась в Тамбовской, Рязанской или Воронежской губерниях).

Коротко: фамилия Мамелькина образована от русского уменьшительного имени Мамелька (производного от Мамед) по стандартной модели «чей?» — «Мамелькин». Это не дворянский род, а имя, которое дали предку в крестьянской или мещанской среде, где тюркские имена свободно адаптировались к русскому быту.