Comparando o seu ao grub.cfg do meu sistema Ubuntu, a única coisa que parece estar faltando em sua entrada é uma inserção de módulo do sistema de arquivos. Antes de definir a raiz, você pode precisar de uma declaração insmod , assim:
menuentry "Memory test (memtest86+)" {
insmod ext2
set root='(hd0,2)'
search --no-floppy --fs-uuid --set xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx
linux16 /boot/memtest86+.bin
}
Observe também que não há declaração boot no final.
Não estou familiarizado com a declaração multiboot de imediato, mas parece bastante simples. Se você é capaz de inicializar isso a partir da linha de comando do Grub, existem outros comandos que você deve dar quando fizer isso? (Sem contar o boot , claro!)