Mamma, 27 år, blir bara den femte mannen som har vunnit singlars titlar på VM, VM och OS.
Med försvara mästare Zhang ta silver, Kina har krävt nio av de senaste 12 olympiska män singlar medaljer.
Japans värld nummer sex Jun Mizutani slog vitryska Vladimir Simsonov 4-1 i bronsmedalj matchen.
Prenumerera på BBC Sport nyhetsbrev för att få vårt tips på nyheter, funktioner och video skickas till din inkorg.
Kinas värld nummer ett Ma Long slog landsman Zhang Jike 4-0 för att vinna männens singlar och göra anspråk på en bordtennis Grand Slam.