（※ワタクシ二つともmg様のコメントと勘違いしていました。フリーランス様、とんだ失礼をいたしました。）
とても有益な情報でしたのでここに報告いたします。
まずmg様の、「Illustratorに貼り込んだ画像はPhotoshopで開ける」。
貼り込まれた画像（埋め込みでもリンクでも）のあるIllustratorの書類を、Photoshopで開きます。
開く際にダイアログが出るので、「画像」のラジオボタンにチェックを入れればそのまま開けます（カラーモードも自動で判別、グレースケールは表示されません）。
フリーランス様からいただいた情報は、（株）地理情報開発さんが提供してくださっているReplace Rasterという画像抽出用のプラグインです。しかもフリーでMac、Win、8～CS3まで対応（カンペキ！）。
埋め込み画像を選び、プラグインを選ぶと、別のファイルとして保存ができます（保存形式も選べます）。
カラーモードは任意で選ぶ必要があります。
さらに、抜き出した画像をそのままリンクとして貼り替えることも可能です。
CS3版を検証してみましたが、グレースケールでも色は変わりませんでした。
グレースケール画像は、この方法で抽出するのがベストのようです。
HPにも書いてありますが、書き出しはスクリーン（72dpi）でピクセルが等倍になります。元が350dpiでも72dpiで書き出しましょう。
ワタクシ、まだまだ勉強不足です。
便利で効率よいやり方があるな、と改めて思い知りました（先週自分の言った言葉がまるっと跳ね返ってきました）。
もう一度いろいろな作業方法を見直してみます。
フリーランス様、mg様、ありがとうございました。