Mayenschein führte den deutschen Nachwuchs bei der World U17-Challenge im Januar 2014 als Mannschaftskapitän auf das Eis. Anschließend spielte er mit der deutschen U18-Auswahl bei den Weltmeisterschaften 2014 und 2015 jeweils in der Top-Division. 2016 und 2017, als er jeweils zum besten Spieler seines Teams gewählt wurde, stand er dann für die deutsche U20-Nationalmannschaft in der Division I auf dem Eis.